Nghiên cứu tính chất hoạt động của máy kéo SHIBAURA - 3000A khi lắp thêm bánh phụ làm việc trên dốc ngang

bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o tr−êng ®¹i häc n«ng nghiÖp I ---------------------------------- ®ång s¸ng t¸c Nghiªn cøu tÝnh chÊt ho¹t ®éng cña m¸y kÐo shibaura-3000a khi l¾p thªm b¸nh phô lµm viÖc trªn dèc ngang luËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Chuyªn ngµnh: Kü thuËt m¸y vµ thiÕt bÞ c¬ giíi ho¸ n«ng l©m nghiÖp M· sè: 60.52.14 Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: PGS.TS. N«ng V¨n V×n Hµ Néi - 2006 Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 1 Lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan r»ng, sè liÖu vµ kÕt qu¶ nghiªn cøu trong luËn v¨n nµy lµ trung thùc vµ ch−a hÒ sö dông ®Ó b¶o vÖ mét häc vÞ nµo. T«i xin cam ®oan r»ng, mäi sù gióp ®ì cho viÖc thùc hiÖn luËn v¨n nµy ®2 ®−îc c¶m ¬n vµ c¸c th«ng tin trÝch dÉn trong luËn v¨n ®Òu ®−îc chØ râ nguån gèc. T¸c gi¶ luËn v¨n §ång S¸ng T¸c Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 2 Lêi c¶m ¬n T«i xin tr©n träng c¶m ¬n PGS.TS N«ng V¨n V×n ng−êi ®2 t¹o ®iÒu kiÖn vµ gióp ®ì t«i rÊt tËn t×nh trong suèt qu¸ tr×nh nghiªn cøu vµ hoµn thµnh luËn v¨n th¹c sü cña m×nh. Xin tr©n träng c¶m ¬n c¸c thÇy gi¸o, c« gi¸o trong Bé m«n ¤ t« m¸y kÐo, Khoa C¬ ®iÖn - Tr−êng ®¹i häc N«ng nghiÖp I ®2 ®ãng gãp nh÷ng ý kiÕn bæ Ých cho t«i trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn v¨n. T«i xin tr©n träng c¶m ¬n c¸c thÇy c« gi¸o vµ c¸c b¹n ®ång nghiÖp Tr−êng trung häc vµ d¹y nghÒ c¬ ®iÖn x©y dùng n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n n¬i t«i ®ang c«ng t¸c ®2 t¹o ®iÒu kiÖn gióp ®ì t«i trong suèt nh÷ng n¨m th¸ng ®Ó hoµn thµnh c«ng viÖc cña m×nh. T¸c gi¶ luËn v¨n §ång S¸ng T¸c Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 3 Môc lôc Lêi cam ®oan i Lêi c¶m ¬n ii Môc lôc iii Danh môc c¸c b¶ng v Danh môc c¸c h×nh vi 1. Më ®Çu 1 1.1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi 7 1.2. Môc ®Ých vµ yªu cÇu cña ®Ò tµi 9 1.3. §èi t−îng nghiªn cøu 10 2. Tæng quan vÒ vÊn ®Ò nghiªn cøu 11 2.1. Vµi nÐt vÒ T×nh h×nh c¬ giíi hãa n«ng l©m nghiÖp trªn vïng ®Êt dèc 11 2.2. Vµi nÐt vÒ t×nh h×nh ph¸t triÓn m¸y kÐo ®åi dèc trªn thÕ giíi vµ trong n−íc 19 2.3. NhËn xÐt chung 24 3. Kh¶o s¸t tÝnh chÊt kÐo b¸m cña m¸y kÐo b¸nh khi lµm viÖc trªn dèc ngang 26 3.1.Sù b¸m cña b¸nh xe chñ ®éng trªn dèc ngang [1], [24] 26 3.2. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é tr−ît cña m¸y kÐo khi chuyÓn ®éng trªn dèc ngang [24] 34 3.3. Ph−¬ng ph¸p x©y dùng ®−êng ®Æc tÝnh kÐo lý thuyÕt cho c¸c m¸y kÐo lµm viÖc trªn dèc ngang [24] 36 3.4. Mét sè kÕt qu¶ kh¶o s¸t 42 3.5. KÕt luËn ch−¬ng 45 4. KÕt qu¶ nghiªn cøu, thiÕt kÕ c¶i tiÕn hÖ thèng di ®éng cña m¸y kÐo shibaura−3000A 46 4.1. Lùa chän ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ c¶i tiÕn 46 Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 4 4.2. Môc tiªu, ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 47 4.3. ThiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ thö nghiÖm b¸nh phô 47 4.3.1. Lùa chän vµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña b¸nh phô 47 4.3.2. ThiÕt kÕ, chÕ t¹o b¸nh phô 50 4.3.3. Kh¶o s¸t tÝnh n¨ng kÐo b¸m cña m¸y kÐo c¶i tiÕn khi lµm viÖc trªn dèc ngang 54 4.3.4. KÕt qu¶ nghiªn cøu thùc nghiÖm 61 4.4. KÕt luËn 64 KÕt luËn chung vµ ®Ò nghÞ 66 KÕt luËn 66 §Ò nghÞ 66 Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 5 Danh môc c¸c b¶ng B¶ng 4.1. C¸c th«ng sè kü thuËt c¬ b¶n cña b¸nh phô 51 B¶ng 4.2. KÕt qu¶ kiÓm tra bÒn cña b¸nh phô 52 Danh môc c¸c h×nh H×nh 2.1. Mét sè lo¹i m¸y kÐo ®åi dèc cã khung c©n b»ng 20 H×nh 2.2. Mét sè ph−¬ng ¸n c¶i tiÕn m¸y kÐo n«ng nghiÖp ®Ó n©ng cao kh¶ n¨ng kÐo b¸m vµ t¨ng tÝnh æn ®Þnh 21 H×nh 3.1. S¬ ®å lùc t¸c dông lªn b¸nh xe chñ ®éng khi lµm viÖc trªn dèc ngang 27 H×nh 3.3. S¬ ®å lùc t¸c dông lªn m¸y kÐo 31 H×nh 3.6. §−êng ®Æc tÝnh tù ®iÒu chØnh cña ®éng c¬ 38 H×nh 3.7. §−êng ®Æc tÝnh tù ®iÒu chØnh cña ®éng c¬ SD−3000A 42 H×nh 4.1. S¬ ®å x¸c ®Þnh kÝch th−íc c¬ b¶n cña b¸nh phô 48 H×nh 4.2. S¬ ®å gãc dèc giíi h¹n æn ®Þnh ngang tÜnh häc cña m¸y kÐo 49 H×nh 4.3. B¶n vÏ tæng thÓ cña b¸nh phô 50 H×nh 4.4. H×nh ¶nh b¸nh phô l¾p víi m¸y kÐo SHIBAURA−3000A 51 H×nh 4.4c. Phæ mµu kiÓm tra hÖ sè an toµn bÒn b¸nh phô 54 H×nh 4.5. §−êng ®Æc tÝnh kÐo cña m¸y kÐo SHIBAURA−3000A trªn ®Êt gèc r¹ víi hÖ sè b¸m ϕ=0,8. 56 H×nh 4.6. ¶nh h−ëng ®é dèc ngang ®Õn hiÖu suÊt kÐo cña m¸y kÐo SHIBAURA−3000A 58 Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 6 H×nh 4.7. §−êng ®Æc tÝnh kÐo cña m¸y kÐo SHIBAURA−3000A khi lµm viÖc trªn gãc dèc 00 59 H×nh 4.8. §−êng ®Æc tÝnh kÐo cña m¸y kÐo SHIBAURA−3000A khi lµm viÖc trªn gãc dèc 180 60 H×nh 4.9. S¬ ®ç thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh lùc b¸m cña m¸y kÐo 62 H×nh 4.10. H×nh ¶nh ®o lùc b¸m cña m¸y kÐo 63 H×nh 4.11. KÕt qu¶ xö lý sè liÖu b»ng phÇn mÒm DASYLAB 7.0 63 1. Më ®Çu 1.1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi §iÒu kiÖn s¶n xuÊt n«ng l©m nghiÖp ë vïng ®åi nói cã nh÷ng ®Æc thï riªng, tr−íc hÕt lµ ®Þa h×nh phøc t¹p h¬n nhiÒu so víi ®ång b»ng: ®é dèc mÆt ®ång lín vµ kh«ng ®ång ®Òu, cã n¬i gãc dèc h¬n 300; ®ång ruéng ph©n bè vôn vÆt víi kÝch th−íc l« thöa th−êng nhá vµ kh«ng vu«ng v¾n; mÆt ®ång kh«ng b»ng ph¼ng, ®−êng x¸ ®i l¹i rÊt khã kh¨n, thËm chÝ nhiÒu n¬i kh«ng cã lèi cho m¸y ®i vµo. §Æc ®iÓm thø hai lµ c¬ cÊu c©y trång rÊt ®a d¹ng víi yªu cÇu vÒ c¬ giíi ho¸ còng rÊt kh¸c nhau, tÝnh quy ho¹ch ®ång ruéng cßn rÊt thÊp, cïng mét khu hoÆc ngay trªn cïng mét l« ruéng cã thÓ trång nhiÒu lo¹i c©y trång kh¸c nhau, c©y l©m nghiÖp xen lÉn c©y n«ng nghiÖp. XÐt vÒ ®iÒu kiÖn thùc hiÖn c¬ giíi ho¸, nh÷ng ®Æc ®iÓm trªn lµ nh÷ng nguyªn nh©n chÝnh g©y khã kh¨n cho viÖc thùc hiÖn c¬ gíi ho¸ n«ng l©m nghiÖp ë vïng ®åi nói. M¸y kÐo lµ nguån ®éng lùc chÝnh ®Ó thùc hiÖn c¸c kh©u c«ng nghÖ s¶n xuÊt n«ng l©m nghiÖp, ph¶i ho¹t ®éng trong nh÷ng ®iÒu kiÖn rÊt khã kh¨n, phøc t¹p, ®Æc biÖt lµ ®èi víi c¸c m¸y kÐo l©m nghiÖp v× hÇu hÕt c¸c vïng ®Êt l©m nghiÖp nãi riªng ph¶i cã tÝnh æn ®Þnh cao, tÝnh n¨ng kÐo b¸m tèt. §Ó ®¸p øng yªu cÇu c¬ giíi ho¸ vïng ®Êt dèc, nhiÒu n−íc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn ®2 chÕ t¹o ra c¸c lo¹i m¸y kÐo chuyªn dïng cã tÝnh an toµn cao, kh¶ n¨ng kÐo b¸m tèt nhê ®ã n©ng cao ®−îc kh¶ n¨ng sö dông mét c¸ch râ rÖt. Tuy nhiªn, c¸c lo¹i m¸y kÐo nµy th−êng rÊt ®¾t tiÒn. V× vËy h−íng c¶i tiÕn c¸c m¸y kÐo n«ng nghiÖp th«ng dông cho ®ång b»ng ®Ó ®¸p øng ®−îc mét phÇn nµo c¸c c«ng viÖc c¬ giíi ho¸ trªn vïng ®Êt dèc n«ng l©m nghiÖp vÉn ®−îc ¸p dông ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi [14]. ë n−íc ta, mét mÆt do nÒn c«ng nghiÖp chÕ t¹o m¸y nãi chung vµ chÕ t¹o m¸y kÐo nãi riªng ch−a ph¸t triÓn, mÆt kh¸c do kh¶ n¨ng vÒ vèn ®Çu t− cña Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 8 c¸c n«ng hé cßn rÊt h¹n chÕ nªn viÖc c¶i tiÕn c¸c m¸y kÐo n«ng nghiÖp th«ng dông ë ®ång b»ng ®Ó lµm viÖc trªn ®Êt cã ®é dèc cao h¬n vÉn lµ mét ph−¬ng ¸n cã tÝnh kh¶ thi cao. Tuy nhiªn, víi c¸c c«ng viÖc ®ßi hái c¸c m¸y kÐo cã n¨ng suÊt lín vµ cã tÝnh æn ®Þnh cao ph¶i sö dông c¸c m¸y kÐo chuyªn dïng. Mét lý do kh¸c lµ trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, m« h×nh s¶n xuÊt n«ng l©m kÕt hîp ®2 ph¸t huy tèt c¶ vÒ hiÖu qu¶ sö dông ®Êt vµ sö dông nh©n lùc, gãp phÇn tÝch cùc ph¸t triÓn kinh tÕ x2 héi ë vïng trung du vµ miÒn nói. §Ó ph¸t huy tèt h¬n c¸c m¸y kÐo n«ng nghiÖp ë vïng nµy, nhÊt lµ trong nh÷ng “thêi gian n«ng nhµn”, cÇn t×m ra nh÷ng biÖn ph¸p më réng ph¹m vi ho¹t ®éng cña c¸c m¸y kÐo b»ng c¸ch c¶i tiÕn kü thuËt hoÆc t¹o ra thªm c¸c viÖc lµm cho c¸c liªn hîp m¸y kÐo [1]. §Ó gi¶i quyÕt nh÷ng vÊn ®Ò trªn, tr−íc hÕt lµ ph¶i cã nh÷ng ®Çu t− nghiªn cøu lùa chän lo¹i m¸y kÐo n«ng nghiÖp cã thÓ c¶i tiÕn ®−îc chõng mùc nhÊt ®Þnh vµ c«ng viÖc c¶i tiÕn kh«ng ®ßi hái chi phÝ qu¸ lín vµ cã thÓ thùc hiÖn ®−îc trong ®iÒu kiÖn chÕ t¹o ë n−íc ta hiÖn nay. M¸y kÐo Shibaura-3000A do NhËt B¶n chÕ t¹o lµ lo¹i m¸y kÐo kÐo 2 cÇu chñ ®éng, cã tÝnh n¨ng kÐo b¸m tèt c«ng dông chÝnh lµ thùc hiªn c¸c kh©u c¬ giíi ho¸ ë khu vùc ®ång b»ng. §Ò tµi nh¸nh cÊp nhµ n−íc KC-07-26-01 do PGS.TS. N«ng V¨n V×n chñ tr× ®2 chän mÉu m¸y kÐo nµy lµm mÉu m¸y cÇn c¶i tiÕn ®Ó ¸p dông thö ë khu vùc trung du vµ miÒn nói. §Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng ¸p dông mét lo¹i m¸y kÐo ®ång b»ng vµo khu vùc ®åi dèc cÇn ph¶i tiÕn hµnh nghiªn cøu tÝnh n¨ng kü thuËt vµ thö nghiÖm trong ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt. Trªn c¬ së ®ã cã thÓ t×m ra c¸c gi¶i ph¸p kü thuËt ®Ó c¶i tiÕn lµ lùa chän chÕ ®é sö dông cho hîp lý. TÝnh chÊt kÐo b¸m vµ tÝnh æn ®Þnh ngang cña c¸c liªn hîp m¸y kÐo g©y ¶nh h−ëng lín ®Õn chÊt l−îng c«ng viÖc, n¨ng suÊt vµ tÝnh an toµn chuyÓn ®éng, ¶nh h−ëng ®Õn søc khoÎ ng−êi l¸i…Hai tÝnh chÊt nµy phô thuéc vµo Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 9 nhiÒu yÕu tè nh−: C¸c th«ng sè cña kÕt cÊu cña liªn hîp m¸y kÐo, tÝnh chÊt c«ng viÖc vµ ®é dèc mÆt ®ång. Do vËy, ®Ó th¨m dß kh¶ n¨ng øng dông mét lo¹i m¸y kÐo th«ng dông dïng trong n«ng nghiÖp vµo phôc vô c¬ giíi ho¸ s¶n xuÊt n«ng l©m nghiÖp trªn vïng ®Êt cã ®é dèc cao, tr−íc hÕt cÇn ph¶i nghiªn cøu c¶i tiÕn kÕt cÊu ®Ó n©ng cao tÝnh n¨ng kÐo b¸m vµ tÝnh æn ®Þnh ngang cña liªn hîp m¸y. Víi nh÷ng lý do trªn chóng t«i ®2 thùc hiÖn ®Ò tµi luËn v¨n Th¹c sü: “Nghiªn cøu tÝnh chÊt ho¹t ®éng cña m¸y kÐo shibaura- 3000A khi l¾p thªm b¸nh phô lµm viÖc trªn dèc ngang” §Ò tµi ®−îc thùc hiÖn t¹i Bé m«n §éng lùc, Khoa C¬ ®iÖn, Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp 1 vµ L©m tr−êng Tam Thanh, tØnh Phó Thä. 1.2. Môc ®Ých vµ yªu cÇu cña ®Ò tµi Môc ®Ých nghiªn cøu: Nghiªn cøu c¶i tiÕn hÖ thèng di ®éng cña m¸y kÐo Shibaura-3000A nh»m n©ng cao kh¶ n¨ng kÐo b¸m vµ t¨ng tÝnh æn ®Þnh ngang phôc vô c¬ giíi hãa n«ng l©m nghiÖp ë vïng ®Êt dèc. NhiÖm vô nghiªn cøu: §Ó thùc hiÖn mùc tiªu trªn trong luËn v¨n ®2 thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô sau: - Nghiªn cøu tæng quan vÒ t×nh h×nh c¬ giíi ho¸ n«ng l©m nghiÖp ë vïng trung du vµ miÒn nói phÝa b¾c n−íc ta. - T×m hiÓu vÒ tÝnh n¨ng kü thuËt cña m¸y kÐo Shibaura-3000A - Kh¶o s¸t lý thuyÕt mét sè yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh chÊt kÐo b¸m vµ tÝnh æn ®Þnh ngang cña m¸y kÐo b¸nh khi lµm viÖc trªn dèc ngang. − ThiÕt kÕ, chÕ t¹o b¸nh phô l¾p víi m¸y kÐo SHIBAURA−3000A - Nghiªn cøu thùc nghiÖm tÝnh chÊt kÐo b¸m vµ tÝnh æn ®Þnh ngang cña m¸y kÐo Shibaura-3000A trªn vïng ®Êt dèc. Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 10 1.3. §èi t−îng nghiªn cøu Nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ thö nghiÖm b¸nh phô l¾p víi m¸y kÐo SHIBAURA−3000A ®Ó n©ng cao kh¶ n¨ng kÐo b¸m vµ tÝnh æn ®Þnh ngang khi lµm viÖc trªn ®Êt dèc l©m nghiÖp theo yªu cÇu cña ®Ò tµi nh¸nh cÊp nhµ n−íc KC-07-26-01 do PGS.TS. N«ng V¨n V×n chñ tr×. Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 11 2. Tæng quan vÒ vÊn ®Ò nghiªn cøu 2.1. Vµi nÐt vÒ T×nh h×nh c¬ giíi hãa n«ng l©m nghiÖp trªn vïng ®Êt dèc 2.1.1. T×nh h×nh c¬ giíi hãa xö lý thùc b× lµm ®Êt trång rõng a) Trªn thÕ giíi Lµm ®Êt lµ kh©u kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt n«ng nghiÖp hoÆc t¸i t¹o rõng trång. §©y lµ kh©u nÆng nhäc vµ ®ßi hái nhiÒu c«ng søc, do ®ã nhu cÇu c¬ giíi hãa lµ rÊt lín. Trong c¬ giíi hãa kh©u lµm ®Êt cÇn quan t©m ®Õn c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ thùc hiÖn. * VÒ c«ng nghÖ lµm ®Êt Tïy theo ®iÒu kiÖn tù nhiªn, vµ ®iÒu kiÖn kinh tÕ−x2 héi cã thÓ lùa chän c«ng nghÖ lµm ®Êt kh¸c nhau. Th−êng ng−êi ta dùa theo cÊp ®é dèc vµ ph©n lo¹i nh− sau: [ 10] - ë ®é dèc cÊp 1 (d−íi 80): Sö dông c«ng nghÖ cµy toµn diÖn song song víi ®−êng ®ång møc, ®−êng cµy lËt óp vÒ phÝa ng−îc dèc ®Ó gi÷ n−íc, tr¸nh röa tr«i do n−íc mÆt.Sö dông c¸c lo¹i cµy 4 l−ìi chóc s©u theo bËc, l−ìi cµy 1-3 s©u h¬n l−ìi cµy 2- 4 t¹o ra ®−êng cµy xÕp l−în sãng. Trªn 1ha t¹o ra ®−îc 4000 ®−êng cµy kiÓu nh− vËy vµ cã thÓ gi÷ ®−îc 900 m3 n−íc m−a. - ë ®é dèc cÊp 2 (8 ÷ 120): C«ng nghÖ cµy theo b¨ng víi tæng sè diÖn tÝch b¨ng nhá h¬n 50% diÖn tÝch chung, chiÒu réng b¨ng 5 ÷ 10 m. ë ®é dèc cao lµm b¨ng nhá, ë phÝa trªn b¨ng cµy s©u h¬n b×nh th−êng ®Ó gi÷ n−íc (chiÒu s©u 30 cm). - ë ®é dèc cÊp 3 (12 ÷ 200): Sö dông c«ng nghÖ lµm ®Êt theo bËc thang, bËc thang cã ®é nghiªng 5 ÷ 60 vÒ phÝa trong ®Ó gi÷ n−íc, tr¸nh xãi Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 12 mßn. ChiÒu réng bËc 0,8 ÷ 4,0 m. - ë ®é dèc cÊp 4 (20 ÷ 350): Lµm bËc thang víi chiÒu réng nhá h¬n 3 m, sö dông c¸c thiÕt bÞ ®µo r2nh vµ khoan hè. - ë ®é dèc cÊp 5 (35 ÷ 400): Lµm bËc thang víi chiÒu réng d−íi 2,5 m, sö dông c¸c thiÕt bÞ ®µo r2nh vµ khoan hè. Tãm l¹i, quy tr×nh c«ng nghÖ lµm ®Êt ®−îc nghiªn cøu vµ ¸p dông kh¸ réng r2i ë c¸c n−íc cã nÒn l©m nghiÖp ph¸t triÓn. ViÖc ¸p dông quy tr×nh c«ng nghÖ nµo lµ tïy thuéc vµo ®Æc ®iÓm cô thÓ cña tõng n−íc vµ cña khu vùc trång rõng. * VÒ thiÕt bÞ CGH lµm ®Êt: C¸c thiÕt bÞ c¬ giíi hãa lµm ®Êt cã thÓ ph©n ra thµnh bé phËn chÝnh lµ nguån ®éng lùc vµ m¸y c«ng t¸c. Tïy theo c«ng nghÖ lµm ®Êt, c¸c m¸y c«ng t¸c cã thÓ ®−îc lùa chän kh¸c nhau nh− : cµy lËt, cµy ngÇm, cµy tù lùa, cµy c©n b»ng, cµy t¹o b¨ng, cµy ®¶o chiÒu ... Nguån ®éng lùc ®Ó c¬ giíi hãa kh©u lµm ®Êt chñ yÕu lµ m¸y kÐo. ë c¸c n−íc ph¸t triÓn th−êng sö dông c¸c m¸y kÐo chuyªn dïng cã c«ng suÊt lín, cã kh¶ n¨ng kÐo b¸m tèt, cã tÝnh æn ®Þnh cao. ë c¸c n−íc chËm ph¸t triÓn hoÆc ®ang ph¸t triÓn th−êng chØ sö dông c¸c m¸y kÐo th«ng th−êng vµ møc ®é c¬ giíi hãa kh©u lµm ®Êt cßn rÊt h¹n chÕ. b) ë ViÖt Nam * VÒ c«ng nghÖ lµm ®Êt: HiÖn nay, c«ng t¸c trång rõng ë n−íc ta th−êng ®−îc tiÕn hµnh mét c¸ch ph©n t¸n víi quy m« nhá vµ chñ yÕu trªn hai lo¹i ®Êt chÝnh sau: - §Êt trèng ®åi träc, ®Êt b¹c mµu lÉn ®¸, tÇng ®Êt canh t¸c máng, ®é dèc lín; - §Êt rõng sau khai th¸c, ®é dèc lín, lÉn gèc, rÔ c©y, cã th¶m thùc vËt che phñ; Lµm ®Êt lµ mét kh©u quan träng kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong qu¸ tr×nh canh t¸c n«ng l©m nghiÖp nh»m môc ®Ých n©ng cao ®é ph× cña ®Êt, t¹o ®iÒu Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 13 kiÖn thuËn lîi cho sù sinh tr−ëng vµ ph¸t triÓn cña c©y trång. §Ó ®¹t ®−îc môc ®Ých trªn, bªn c¹nh viÖc sö dông c¸c c«ng cô thñ c«ng quen thuéc, ë n−íc ta ®2 tiÕn hµnh nghiªn cøu ¸p dông c¸c c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ m¸y mãc phôc vô cho viÖc CGH kh©u lµm ®Êt. §Ó lµm ®Êt trång rõng trªn ®Þa h×nh ®åi nói cã ®é dèc d−íi 100 ng−êi ta tiÕn hµnh xö lý thùc b×, sau ®ã dïng m¸y cµy ngÇm l¾p sau m¸y kÐo vµ cµy theo ®−êng ®ång møc. Lo¹i cµy nµy kh«ng lËt ®Êt, chØ ph¸ vì tÇng ®Êt mÆt kh« cøng l©u ngµy. HiÖn nay, ®Êt cã ®é dèc d−íi 100 dµnh cho s¶n xuÊt l©m nghiÖp cßn l¹i kh«ng ®¸ng kÓ. §èi víi ®Êt trång rõng trªn ®åi nói cã ®é dèc trªn 100 ®2 nghiªn cøu ¸p dông ph−¬ng ph¸p cµy theo b¨ng ë nh÷ng ®Þa h×nh cã ®é dèc nhá. Trªn ®Êt cã ®é dèc lín h¬n th× dïng m¸y ñi ®Ó t¹o bËc thang theo ®−êng ®ång møc, sau ®ã cµy r¹ch, khoan hay cuèc hè theo bËc thang ®Ó trång c©y. §èi víi rõng sau khai th¸c: ë n−íc ta ®2 thö nghiÖm dïng m¸y ñi, m¸y ®µo gèc, m¸y ph¸t dän c©y bôi ®Ó xö lý thùc b×, ®µo gèc rµ rÔ, dän hiÖn tr−êng phôc vô c¸c kh©u lµm ®Êt tiÕp theo. §èi víi ®Êt bazan (T©y Nguyªn) hoÆc ®Êt phï xa cæ (§«ng Nam bé) sö dông cµy ®Üa (cµy ch¶o) cµy óp thµnh vång ®Ó trång c©y. Lµm nh− vËy cã t¸c dông vïi lÊp cá, h¹n chÕ löa rõng. [8] Nh×n chung ®Êt rõng n−íc ta th−êng cã ®é dèc lín, dÔ bÞ xãi mßn, ®Êt chÆt, ®Þa h×nh chia c¾t phøc t¹p; quy m« s¶n xuÊt nhá, kh¶ n¨ng ®Çu t− tµi chÝnh h¹n chÕ lµm cho viÖc sö dông c¸c c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ cña n−íc ngoµi cã c«ng suÊt lín, gi¸ cao vµo ®iÒu kiÖn n−íc ta tá ra ch−a hiÖu qu¶. V× vËy, CGH kh©u lµm ®Êt trång rõng míi chØ ë møc ®é rÊt thÊp, ®Æc biÖt lµ ë miÒn nói phÝa B¾c. * VÒ thiÕt bÞ c¬ giíi ho¸ lµm ®Êt: Lµm ®Êt trång rõng lµ mét kh©u c«ng viÖc nÆng nhäc, tèn nhiÒu c«ng søc trong qu¸ tr×nh t¸i t¹o rõng. V× thÕ, viÖc nghiªn cøu sö dông c¸c thiÕt bÞ c¬ giíi Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 14 vµo kh©u c«ng viÖc nµy ®2 ®−îc c¸c nhµ khoa häc l©m nghiÖp quan t©m tõ l©u: Giai ®o¹n 1960 -1970, trong viÖc lµm ®Êt trång rõng ®2 b−íc ®Çu thö nghiÖm sö dông c¸c thiÕt bÞ c¬ giíi, nh−: M¸y khoan hè trång c©y Molorobot (TiÖp Kh¾c), ES–35B (CHDC §øc), cµy NKB–2–54M l¾p sau m¸y kÐo DT– 54A (Liªn X«) cµy toµn diÖn theo ®−êng ®ång møc trªn s−ên ®åi ®Ó lµm ®Êt trång rõng b¹ch ®µn ë mét sè tØnh phÝa B¾c. [9], [11] Giai ®o¹n 1971 – 1980, Ngµnh c¬ giíi trång rõng ®2 nghiªn cøu sö dông m¸y ñi DT-75 vµ T-100 ®Ó lµm bËc thang trªn ®åi träc cã ®é dèc tõ 15÷30o. Sau ®ã, ®Ó ®¸p øng yªu cÇu lµm ®Êt trång rõng ngµy cµng t¨ng cña ngµnh l©m nghiÖp, T¸c gi¶ c«ng tr×nh [10] ®2 nghiªn cøu chÕ t¹o cµy ngÇm CN-1 vµ CN-2 l¾p sau m¸y kÐo DT-54 vµ DT-75 víi ®é cµy s©u ®¹t 40 ÷45 cm vµ ®2 ®−a vµo s¶n xuÊt thö nghiÖm ë mét sè ®Þa ph−¬ng. Nh−ng do kh¶ n¨ng ®Çu t− thiÕt bÞ cßn h¹n chÕ, c¬ chÕ s¶n xuÊt kinh doanh thay ®æi, quy tr×nh c«ng nghÖ ch−a ®−îc nghiªn cøu mét c¸ch ®Çy ®ñ nªn kÕt qu¶ cña ®Ò tµi ch−a ®−îc sö dông réng r2i. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, CGH lµm ®Êt trång rõng ®2 ph¸t triÓn lªn mét b−íc cao h¬n, mét sè m¸y mãc hiÖn ®¹i ®2 ®−îc nhËp bæ sung vµ thay thÕ cho c¸c c«ng cô m¸y mãc tr−íc kia. C¸c m¸y kÐo cã c«ng suÊt lín nh− T-130 (Liªn X« cò), KOMATSU, D53A, D53P, D65A, D85A (NhËt B¶n) ®2 ®−îc sö dông vµo lµm ®Êt trång rõng t¹i vïng nguyªn liÖu giÊy VÜnh Phó, Trung t©m Khoa häc - S¶n xuÊt L©m nghiÖp §«ng B¾c B¾c Bé,.… [11] Nh− vËy cã thÓ nãi t×nh ph¸t triÓn c¬ giíi hãa kh©u lµm ®Êt trªn vïng ®Êt dèc ë n−íc ta cßn ë møc rÊt thÊp c¶ vÒ c«ng nghÖ lÉn thiÕt bÞ. 2.1.2. T×nh h×nh c¬ giíi hãa c¸c kh©u ch¨m sãc rõng trång a) Trªn thÕ giíi C¬ giíi hãa kh©u ch¨m sãc rõng trång th−êng thùc hiÖn c¸c kh©u chñ yÕu nh− ph¸t quang, tØa th−a, phun thuèc trõ s©u, xíi ®Êt theo hµng, theo b¨ng Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 15 hay côc bé quanh gèc c©y. C¸c thiÕt bÞ ®Ó CGH c¸c kh©u c«ng viÖc ch¨m sãc rõng th−êng lµ c¸c m¸y cÇm tay nh− c−a x¨ng víi c¬ cÊu c¾t lµ xÝch hoÆc ®Üa c¾t chuyªn dông ®Ó ph¸t thùc b×, m¸y c¾t cá, m¸y liªn hîp chÆt h¹ - vËn xuÊt cì nhá ®Ó chÆt tØa th−a,.... C¸c m¸y kÐo th−êng ®−îc sö dông lµm nguån ®éng lùc cho c¸c kh©u ph¸t thùc b×, phun thuèc trõ s©u, xíi ®Êt theo hµng, theo b¨ng ... §Ó xíi ®Êt vµ vun gèc, ë c¸c n−íc l©m nghiÖp ph¸t triÓn ®2 chÕ t¹o vµ sö dông nhiÒu lo¹i m¸y mãc kh¸c nhau, chñ yÕu lµ c¸c lo¹i m¸y cµy lËt ®Êt víi ®é s©u nhá, m¸y phay ®Êt ®Ó t¹o ®é t¬i xèp cho ®Êt vµ diÖt cá. b) ë ViÖt Nam HiÖn nay, ë nhiÒu c¬ së s¶n xuÊt l©m nghiÖp còng nh− c¸c trang tr¹i cña c¸c hé gia ®×nh ®2 sö dông c¸c m¸y c¾t cá, c¾t c©y bôi cÇm tay cña n−íc ngoµi s¶n xuÊt, chñ yÕu lµ cña NhËt, Trung Quèc, Thôy §iÓn,... ®Ó c¾t cá, ph¸t quang c©y bôi, d©y leo trong ch¨m sãc rõng. C¸c lo¹i m¸y nµy tá ra t−¬ng ®èi phï hîp víi ®iÒu kiÖn rõng ViÖt Nam. ViÖc xíi ®Êt, vun gèc ®èi víi rõng trång chØ ®−îc tiÕn hµnh trong 3 n¨m ®Çu sau khi trång rõng. ë n−íc ta c«ng viÖc nµy vÉn tiÕn hµnh b»ng thñ c«ng lµ chÝnh, ch−a cã lo¹i m¸y chuyªn dïng nµo ®−îc sö dông cho c«ng viÖc nµy. 2.1.3. T×nh h×nh sö dông m¸y kÐo trong vËn xuÊt gç rõng trång a) ë thÕ giíi Trong khai th¸c gç rõng trång, chiÒu dµi khóc gç th−êng ®−îc chÆt theo quy ®Þnh vµ ®−êng kÝnh c©y th−êng kh«ng lín l¾m, th©n c©y t−¬ng ®èi th¼ng. §Æc ®iÓm nµy thuËn lîi cho kh©u vËn xuÊt vµ vËn chuyÓn. Kh©u vËn xuÊt cã thÓ dïng m¸y kÐo hoÆc dïng têi c¸p tïy theo ®Þa h×nh vµ kh¶ n¨ng ®¸p øng thiÕt bÞ. Tr−êng hîp dïng m¸y kÐo ®Ó kÐo th× ®ßi hái m¸y ph¶i cã tÝnh n¨ng kÐo b¸m tèt, tÝnh æn ®Þnh cao v× ®iÒu kiÖn chuyÓn ®éng Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 16 trong rõng rÊt phøc t¹p: ®Þa h×nh gå ghÒ, ®é dèc lín, nhiÒu ch−íng ng¹i vËt ... §èi víi kh©u vËn chuyÓn, c¸c m¸y kÐo chØ tham gia vËn chuyÓn trªn c¸c cung ®−êng ng¾n, th−êng vËn chuyÓn tõ b2i tËp kÕt ë b×a rõng ®Õn c¸c kho chøa hoÆc ®Õn c¸c n¬i tËp kÕt míi ®Ó chuyÓn lªn c¸c ph−¬ng tiÖn vËn chuyÓn cã tèc ®é cao h¬n nh− « t« hoÆc tµu háa. §Ó t¨ng hiÖu qu¶ vËn xuÊt vµ vËn chuyÓn, xu h−íng chung lµ t¨ng c«ng suÊt ®éng c¬ nh»m t¨ng vËn tèc chuyÓn ®éng cña liªn hîp m¸y. b) ë ViÖt Nam Nguån nguyªn liÖu gç rõng trång ë n−íc ta ®ang ngµy cµng ph¸t triÓn vµ vÊn ®Ò c¬ giíi hãa c¸c kh©u khai th¸c, vËn xuÊt vµ vËn chuyÓn gç rõng trång còng trë nªn ngµy cµng cÊp thiÕt h¬n. Mét khã kh¨n lín hiÖn nay lµ chóng ta ch−a cã c¸c lo¹i m¸y kÐo chuyªn dïng cho vïng ®åi dèc, do ®ã viÖc c¬ giíi hãa kh©u vËn xuÊt gç rõng trång còng gÆp nhiÒu khã kh¨n. ViÖc sö dông c¸c m¸y kÐo n«ng nghiÖp ®Ó vËn xuÊt ®ang lµ h−íng kh¶ thi nhÊt. Tuy nhiªn hiÖu qu¶ sö dông kh«ng cao v× c¸c m¸y kÐo n«ng nghiÖp ®−îc thiÕt kÕ chØ lµm viÖc cã hiÖu qu¶ ë c¸c gãc dèc ngang d−íi 10 ®é. Trong c«ng tr×nh [ 7 ] ®2 nghiªn cøu c¶i tiÕn m¸y kÐo n«ng nghiÖp ®Ó thùc hiÖn kh©u vËn xuÊt, bèc dì vµ vËn chuyÓn gç nhá rõng trång. Tuy nhiªn c¸c kÕt qu¶ cßn h¹n chÕ vµ mÉu m¸y ch−a ®−îc ¸p dông trong thùc tiÔn. Trong c«ng tr×nh [ 14 ] ®2 nghiªn cøu lùa chän hÖ thèng ®éng lùc phôc vô s¶n xuÊt n«ng l©m nghiÖp ë vïng trung du vµ miÒn nói phÝa B¾c còng víi h−íng c¶i tiÕn m¸y kÐo n«ng nghiÖp ®ång b»ng nh»m n©ng cao kh¶ n¨ng kÐo b¸m vµ t¨ng tÝnh æn ®Þnh ngang, song kÕt qu¶ nghiªn cøu míi dõng ë ph©n tÝch lý thuyÕt. Nh×n chung, c¸c kh©u vËn xuÊt vµ vËn chuyÓn gç rõng trång trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y chñ yÕu dïng c¸c m¸y kÐo n«ng nghiÖp. Tuy hiÖu qu¶ cßn thÊp nh−ng ®2 cã t¸c dông nhÊt ®Þnh ®Õn sù ph¸t triÓn chung cña c¬ giíi hãa n«ng l©m nghiÖp. Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 17 2.1.4. VÒ quy m« vµ h×nh thøc tæ chøc s¶n xuÊt a) ë thÕ giíi Tïy thuéc vµo ®iÒu kiÖn kÝnh tÕ−x2 héi vµ nh÷ng ®Æc thï riªng cña mçi n−íc, cña tõng vïng trong mét n−íc, viÖc tæ chøc s¶n xuÊt l©m nghiÖp cã thÓ thùc hiÖn theo c¸c ph−¬ng thøc kh¸c nhau víi c¸c quy m« kh¸c nhau. Mét ®Æc ®iÓm ®Æc tr−ng nhÊt lµ vïng ®Êt ®Ó s¶n xuÊt l©m nghiÖp vµ s¶n xuÊt n«ng nghiÖp th−êng xen lÉn nhau, trªn c¸c ®é dèc thÊp th−êng dµnh cho s¶n xuÊt n«ng nghiÖp (nhá h¬n 12−150), cßn ë c¸c ®é dèc cao h¬n dµnh cho s¶n xuÊt l©m nghiÖp hoÆc c¸c lo¹i c©y ¨n qu¶ l©u n¨m. Do vËy, hÇu hÕt ë nh÷ng vïng, nh÷ng n−íc cã nÒn kinh tÕ ch−a ph¸t triÓn th−êng sö dông m« h×nh s¶n xuÊt n«ng l©m kÕt hîp víi quy m« nhá vµ võa. Kh¸i niÖm vÒ hÖ thèng m¸y mãc thiÕt bÞ c¬ giíi hãa còng dµnh chung cho c¬ giíi hãa n«ng l©m nghiÖp, trong ®ã nguån ®éng lùc chÝnh lµ m¸y kÐo, cã thÓ liªn hîp víi c¸c lo¹i m¸y c«ng t¸c kh¸c nhau, cã thÓ lµ m¸y l©m nghiÖp hoÆc m¸y n«ng nghiÖp. Víi d¹ng m« h×nh nµy sÏ khai th¸c nguån ®éng lùc cã hiÖu qu¶ h¬n, cÇn Ýt vèn h¬n. Tuy nhiªn, nÕu ®iÒu kiÖn kinh tÕ−x2 héi cho phÐp th× nªn sö dông m« h×nh chuyªn canh, t¸ch biÖt thµnh nh÷ng trang tr¹i riªng chØ s¶n xuÊt c©y l©m nghiÖp, kÓ c¶ trªn c¸c ®é dèc thÊp còng kh«ng trång c©y n«ng nghiÖp. §ång thêi trang bÞ c¸c m¸y chuyªn dïng cã tÝnh n¨ng kü thuËt cao. Lo¹i m« h×nh nµy cho hiÖu qu¶ kinh tÕ cao nh−ng ®ßi hái vèn lín vµ cÇn gi¶i quyÕt mét sè vÊn ®Ò liªn quan ®Õn x2 héi nh− gi¶i quyÕt c«ng ¨n viÖc lµm cho c¸c hé n«ng d©n ë khu vùc ®ã. b) ë ViÖt Nam Tõ khi thùc hiÖn chñ tr−¬ng cña ChÝnh phñ vÒ viÖc giao ®Êt, giao rõng cho c¸c hé n«ng d©n sö dông l©u n¨m, c¸c n«ng tr−êng quèc doanh bÞ thu hÑp l¹i. Lo¹i h×nh s¶n xuÊt trang tr¹i ®−îc h×nh thµnh, nh−ng hÇu hÕt lµ ë møc ®é quy m« nhá vµ ch−a ph¶i lµ phæ biÕn trong toµn quèc. M« h×nh s¶n xuÊt phæ biÕn h¬n c¶ lµ m« h×nh s¶n xuÊt n«ng l©m kÕt hîp, trong ®ã c¸c hé n«ng d©n lµm chñ, Nhµ Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 18 n−íc chØ hç trî mét phÇn nµo vÒ vèn ®Çu t− trång rõng, bao tiªu s¶n phÈm. Do nh÷ng ®Æc ®iÓm trªn, viÖc thùc hiÖn c¬ giíi hãa còng cã nhiÒu biÕn ®æi. ViÖc trang bÞ m¸y mãc, thiÕt bÞ c¬ giíi hãa s¶n xuÊt n«ng l©m nghiÖp ®−îc t− nh©n hãa víi tr×nh ®é kü thuËt ë møc thÊp v× thiÕu vèn ®Çu t−, chñ yÕu sö dông c¸c nguån ®éng lùc lµ c¸c m¸y kÐo n«ng nghiÖp cì c«ng suÊt nhá vµ cì trung. §èi víi c¸c l©m tr−êng quèc doanh (chØ tån t¹i víi sè l−îng rÊt Ýt), mÆc dï cã vèn ®Çu t− lín h¬n so víi c¸c n«ng hé nh−ng còng kh«ng ph¸t triÓn ®−îc hÖ thèng m¸y mãc thiÕt bÞ c¬ giíi hãa, thËm chÝ kh«ng cßn tån t¹i (ë hÇu hÕt c¸c l©m tr−êng, n«ng tr−êng miÒn B¾c). Khi cÇn thùc hiÖn mét sè kh©u c¬ giíi hãa hä thuª c¸c c¸c chñ t− nh©n cã hiÖu qu¶ h¬n. Mét sè nhËn xÐt: VÊn ®Ò c¬ giíi hãa s¶n xuÊt n«ng l©m nghiÖp ë nhiÒu n−íc trªn thÕ ®2 ®−îc gi¶i quyÕt tèt, tuy nhiªn, viÖc ¸p dông nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu ë n−íc ngoµi vµo ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt cña n−íc ta cÇn ph¶i quan t©m mét sè ®iÓm ®Æc thï sau: - HÇu hÕt rõng n−íc ta n»m trªn ®Þa h×nh dèc. V× vËy, yªu cÇu ®èi víi c¸c thiÕt bÞ c¬ giíi lµ ph¶i cã søc v−ît vµ tÝnh æn ®Þnh cao; c«ng nghÖ lµm ®Êt ph¶i tÝnh ®Õn viÖc h¹n chÕ tèi ®a xãi mßn ®Êt; thiÕt bÞ lµm ®Êt ph¶i phï hîp víi ®iÒu kiÖn lµ ®Êt cã ®é dèc, ®é chÆt cao vµ tÇng ®Êt canh t¸c máng. - Quy m« s¶n xuÊt kh«ng lín, lùc l−îng lao ®éng thñ c«ng dåi dµo, gi¸ nh©n c«ng rÎ ®2 h¹n chÕ viÖc ®Çu t− mua s¾m c¸c thiÕt bÞ hiÖn ®¹i, ®¾t tiÒn. §ång thêi c¬ së h¹ tÇng kü thuËt cßn thÊp kÐm, thiÕu ®ång bé ®2 lµm cho gi¸ thµnh sö dông thiÕt bÞ t¨ng cao. §Ó gi¶i quyÕt nh÷ng vÊn ®Ò trªn, viÖc lùa chän hÖ thèng ®éng lùc cho phï hîp cÇn ph¶i ®−îc xem xÐt −u tiªn v× trªn c¬ së ®ã míi cã thÓ ®Þnh h−íng ®−îc hÖ thèng c¸c m¸y c«ng t¸c kÌm theo. Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 19 2.2. Vµi nÐt vÒ t×nh h×nh ph¸t triÓn m¸y kÐo ®åi dèc trªn thÕ giíi vµ trong n−íc a) ThÕ giíi Yªu cÇu chung ®èi víi c¸c m¸y kÐo ®åi dèc lµ ph¶i cã tÝnh chÊt kÐo b¸m tèt, tÝnh an toµn, tÝnh æn ®Þnh cao. VÒ cì c«ng suÊt ®ßi hái trong mét d¶i réng v× c¸c c«ng viÖc c¬ giíi hãa s¶n xuÊt l©m nghiÖp rÊt ®a d¹ng, lùc kÐo cÇn thiÕt cho c¸c lo¹i m¸y c«ng t¸c kh¸c nhau còng rÊt kh¸c nhau. §Ó ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu ®ã, hÖ thèng m¸y kÐo dïng cho ®åi dèc cã thÓ sö dông kÕt hîp nhiÒu lo¹i m¸y kÐo. − C¸c m¸y kÐo xÝch th−êng ®¶m nhiÖm c¸c c«ng viÖc cã lùc c¶n lín. − C¸c m¸y kÐo b¸nh th«ng th−êng ®¶m nhiÖm c¸c c«ng viÖc cã lùc c¶n kh«ng lín l¾m vµ chØ lµm viÖc trªn c¸c gãc dèc nhá h¬n 150 . [1], [14], [22] − C¸c m¸y kÐo chuyªn dïng ®¶m nhiÖm c¸c c«ng viÖc trªn ®é dèc lín tíi 250. [16] − C¸c m¸y kÐo nhá thùc hiªn c¸c c«ng viÖc ch¨m sãc HÇu hÕt c¸c c«ng viÖc trªn ®Êt dèc ®ßi hái c¸c liªn hîp m¸y ph¶i chuyÓn ®éng theo ®−êng ®ång møc, do ®ã yªu cÇu kü thuËt ®èi víi c¸c m¸y kÐo ®åi dèc, tr−íc hÕt lµ ph¶i cã tÝnh æn ®Þnh ngang cao vµ tÝnh n¨ng kÐo b¸m tèt, tÝnh an toµn cao khi m¸y kÐo chuyÓn ®éng trªn dèc ngang. §Ó t¨ng tÝnh æn ®Þnh ngang cã thÓ thùc hiÖn theo mét sè ph−¬ng ¸n nh−: t¨ng bÒ réng c¬ së, h¹ thÊp träng t©m, l¾p thªm t¶i träng phô, sö dông c¸c m¸y kÐo cã khung tù c©n b»ng. §Ó t¨ng kh¶ n¨ng b¸m, cã thÓ t¨ng kÝch th−íc c¸c mÊu b¸m, t¨ng träng l−îng b¸m cho c¸c b¸nh phÝa trªn dèc, sö dông m¸y kÐo 2 cÇu chñ ®éng, m¸y kÐo xÝch hoÆc m¸y kÐo nöa xÝch, m¸y kÐo cã khung th¨ng b»ng. CÇn l−u ý lµ c¸c ph−¬ng ¸n lµm t¨ng tÝnh æn ®Þnh ngang ®ång thêi còng cã t¸c dông lµm t¨ng kh¶ n¨ng kÐo b¸m nhê h¹n chÕ ®−îc sù chªnh lÖch gi÷a Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 20 ph¶n lùc ph¸p tuyÕn trªn c¸c b¸nh chñ ®éng phÝa trªn vµ phÝa d−íi dèc. C¸c lo¹i m¸y kÐo b¸nh cã khung th¨ng b»ng còng ®−îc ph¸t triÓn ë mét sè n−íc. Trªn h×nh 2.1 tr×nh bµy mét sè s¬ ®å m¸y kÐo cã khung th¨ng b»ng: chØ gi÷ th¨ng b»ng phÇn khung m¸y (a); gi÷ th¨ng b»ng c¶ khung m¸y vµ c¶ hÖ thèng di ®éng (b, c, d, e). Nhê kÕt cÊu ®Æc biÖt nh− vËy, tÝnh æn ®Þnh ngang, tÝnh n¨ng l¸i vµ tÝnh n¨ng kÐo b¸m tèt h¬n h¼n c¸c lo¹i m¸y kÐo th«ng th−êng. Nh÷ng lo¹i m¸y kÐo nµy cã thÓ lµm viÖc cã hiÖu qu¶ ë nh÷ng ®é dèc cao h¬n (tíi 20-250), trong khi c¸c lo¹i m¸y kÐo n«ng nghiÖp th«ng th−êng chØ ®−îc phÐp sö dông ë gãc dèc nhá h¬n kho¶ng 12-150. Tuy nhiªn, kÕt cÊu cña c¸c lo¹i m¸y kÐo nµy rÊt phøc t¹p, khã chÕ t¹o vµ gi¸ thµnh cao. Trong ®iÒu kiÖn vèn ®Çu t− cßn rÊt h¹n chÕ, tr×nh ®é chÕ t¹o cßn thÊp chóng ta ch−a thÓ tù chÕ t¹o c¸c m¸y kÐo chuyªn dïng cho vïng ®Êt dèc. H×nh 2.1. Mét sè lo¹i m¸y kÐo ®åi dèc cã khung c©n b»ng [ 22] Mét ph−¬ng ¸n kh¸c cã tÝnh kh¶ thi cao h¬n vµ còng ®−îc ¸p dông t−¬ng ®èi phæ biÕn ë nhiÒu n−íc lµ c¶i tiÕn c¸c m¸y kÐo n«ng nghiÖp th«ng th−êng ®Ó thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc trªn ®Êt dèc, thÓ hiÖn trªn h×nh 2.2. a) b) c) d) e) Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 21 - H¹ thÊp träng t©m m¸y kÐo (h×nh 2.2,a); - L¾p thªm träng vËt t¨ng träng l−îng b¸m (h×nh 2.2,b); - T¨ng bÒ réng c¬ së hoÆc dïng b¸nh kÐp (h×nh 2.2,c); - Sö dông hÖ thèng di ®éng cã tÝnh n¨ng kÐo b¸m tèt (h×nh 2.2,d); - L¾p thªm ®èi träng ë cÇu tr−íc kÕt hîp xoay truyÒn lùc cuèi cïng ®Ó h¹ thÊp träng t©m (h×nh 2.2,e). Ngoµi ra c¸c lo¹i m¸y kÐo ®åi dèc cßn ®−îc c¶i tiÕn ghÕ ngåi cña ng−êi l¸i, l¾p thªm cabin an toµn, bé phËn chèng lËt… H×nh 2.2. Mét sè ph−¬ng ¸n c¶i tiÕn m¸y kÐo n«ng nghiÖp ®Ó n©ng cao kh¶ n¨ng kÐo b¸m vµ t¨ng tÝnh æn ®Þnh [22] Mét gi¶i ph¸p kh¸c lµ sö dông c¸c lo¹i m¸y kÐo cã truyÒn ®éng thuû lùc. C¸c lo¹i m¸y nµy cã −u thÕ m¹nh trong c¸c c«ng viÖc khai hoang, lµm ®Êt trång rõng, trång c©y c«ng nghiÖp dµi ngµy, c©y ¨n qu¶. V× ë c¸c kh©u nµy lùc c¶n m¸y c«ng t¸c thay ®æi trong ph¹m vi réng vµ rÊt ngÉu nhiªn, t¨ng gi¶m ®ét ngét khiÕn cho ng−êi l¸i khã ®o¸n tr−íc ®−îc vµ khã cã thÓ ®iÒu chØnh kÞp thêi cho phï hîp, nhiÒu khi cßn g©y nguy hiÓm cho sù an toµn thiÕt bÞ. NÕu dïng truyÒn ®éng thuû lùc (c«n thuû lùc, hép sè thuû lùc hoÆc c¸c bé phËn an toµn thuû lùc…) sÏ cã kh¶ n¨ng ph¸t huy ®−îc c«ng suÊt ®éng c¬ tèt h¬n, a) b) c) d) e) Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 22 gi¶m ®−îc t¶i träng ®éng, tr¸nh ®−îc qu¸ t¶i cho c¸c chi tiÕt trong hÖ thèng truyÒn lùc, an toµn cho c¸c bé phËn lµm viÖc, gi¶m thêi gian dõng m¸y ®Ó sang sè, ng−êi l¸i ®ì c¨ng th¼ng thÇn kinh trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn m¸y… Nh÷ng −u ®iÓm ®ã gãp phÇn ._.n©ng cao n¨ng suÊt vµ chÊt l−îng c«ng viÖc rÊt ®¸ng kÓ. ChÝnh v× vËy xu thÕ chung lµ sö dông ngµy cµng phæ biÕn c¸c m¸y kÐo cã hÖ thèng truyÒn ®éng thuû lùc cho c¸c m¸y kÐo ®åi dèc. ë c¸c vïng ®Êt cã ®é dèc cao, chñ yÕu sö dông m¸y kÐo xÝch hoÆc c¸c m¸y kÐo b¸nh chuyªn dïng cho vïng ®åi. §èi víi c¸c n−íc chËm ph¸t triÓn hoÆc ®ang ph¸t triÓn, viÖc trang bÞ mét hÖ thèng m¸y kÐo cho quèc gia cña m×nh chñ yÕu lµ theo con ®−êng nhËp khÈu. Tuy nhiªn do h¹n chÕ vÒ vèn, ®Ó tiÕt kiÖm vèn vµ ®ång thêi ®Ó kÝch thÝch, t¹o ®iÒu kiÖn cho c«ng nghiÖp trong n−íc ph¸t triÓn, nhiÒu n−íc ®ang ph¸t triÓn còng ®2 h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn ngµnh chÕ t¹o m¸y kÐo. b) ViÖt Nam C«ng t¸c nghiªn cøu, thiÕt kÕ, hÕ t¹o m¸y kÐo ë n−íc ta b¾t ®Çu kh¸ sím, tõ n¨m 1962 ®2 nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o vµ thö nghiÖm lo¹i m¸y kÐo MTZ-7M (lÊy tªn lµ "Th¸ng T¸m"). TiÕp theo ®ã, liªn tôc ®2 cã nhiÒu ch−¬ng tr×nh nghiªn cøu khoa häc cÊp nhµ n−íc vÒ chÕ t¹o m¸y kÐo. Vµo nh÷ng n¨m 1988−1989, Bé C¬ khÝ−luyÖn kim ®2 tiÕn hµnh nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y kÐo 50 m2 lùc BS−50 dùa trªn mÉu m¸y MTZ−50 cña Liªn X« (cò). Qua thö nghiÖm m¸y kÐo BS-50 cho thÊy chÊt l−îng chÕ t¹o ch−a ®¶m b¶o ®é tin cËy sö dông. Tõ 1994 ®Õn 1996, ®Ò tµi cÊp nhµ n−íc KC04−17 ®2 thùc hiÖn nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o lo¹i m¸y kÐo 4 b¸nh, 17 m2 lùc. MÉu m¸y nµy ®2 ®−îc kh¼ng ®Þnh vÒ nguyªn lý kÕt cÊu nh−ng ch−a hoµn thiÖn ®−îc quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o. N¨m 1997, C«ng ty M¸y kÐo vµ m¸y n«ng nghiÖp cïng víi Tæng C«ng ty m¸y ®éng lùc thùc hiÖn ®Ò tµi KC−05−DA−02 ®2 thiÕt kÕ, chÕ t¹o thö lo¹i m¸y kÐo 4 b¸nh, 20 m2 lùc. [4], [6] Tuy nhiªn, cho ®Õn nay ch−a cã mÉu m¸y kÐo lín nµo ®−îc s¶n xuÊt Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 23 chÊp nhËn. Nguyªn nh©n chÝnh lµ chóng ta ch−a cã nh÷ng hÖ thèng m¸y mãc thiÕt bÞ hiÖn ®¹i ®¸p øng ®−îc yªu cÇu chÕ t¹o c¸c lo¹i m¸y cã kÕt cÊu phøc t¹p, ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao, ch−a cã c¶ c«ng nghÖ hîp lý hoÆc tiªn tiÕn vµ ch−a cã c¶ nh÷ng kinh nghiÖm thiÕt kÕ… Cã thÓ nãi sù ph¸t triÓn cña ngµnh chÕ t¹o m¸y kÐo ë n−íc ta vÉn ®ang ë thêi kú nghiªn cøu th¨m dß. Trong thêi kú bao cÊp, miÒn B¾c chñ yÕu nhËp c¸c lo¹i m¸y kÐo tõ c¸c n−íc Liªn X«, Trung Quèc vµ c¸c n−íc §«ng ¢u, trong ®ã sè l−îng m¸y kÐo nhËp tõ Liªn X« chiÕm nhiÒu nhÊt. VÒ chÊt l−îng, qua thùc tÕ sö dông nhiÒu n¨m ®2 kh¼ng ®Þnh lo¹i m¸y kÐo b¸nh MTZ-50/80 vµ lo¹i m¸y kÐo xÝch DT- 75 do Liªn X« chÕ t¹o lµ phï hîp víi ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt ë n−íc ta thêi kú ®ã.[5], [14] Sau nghÞ quyÕt 10 cña Bé ChÝnh trÞ, ruéng ®Êt ®−îc giao cho n«ng d©n sö dông l©u dµi, kÝch th−íc ruéng bÞ thu hÑp, manh món, c¸c m¸y kÐo lín kh«ng ph¸t huy ®−îc hiÖu qu¶ sö dông vµ thay vµo ®ã lµ c¸c lo¹i m¸y kÐo c«ng suÊt nhá nhËp tõ Trung Quèc, NhËt b¶n hoÆc chÕ t¹o trong n−íc. C¸c m¸y kÐo ®−îc nhËp å ¹t tõ n−íc ngoµi kh«ng ®−îc qu¶n lý vÒ chÊt l−îng vµ còng kh«ng cã nh÷ng chØ dÉn cÇn thiÕt cña c¸c c¬ quan khoa häc. HËu qu¶ cña viÖc trang bÞ m¸y mãc thiÕu nh÷ng c¨n cø khoa häc cÇn thiÕt dÉn ®Õn nhiÒu chñ m¸y bÞ ph¸ s¶n hoÆc hiÖu qu¶ sö dông rÊt thÊp, ch−a thËt sù cã t¸c dông kÝch thÝch ph¸t triÓn s¶n xuÊt n«ng nghiÖp. §©y còng lµ nh÷ng bµi häc thùc tÕ cho c¶ c¸c nhµ khoa häc, c¸c nhµ qu¶n lý vµ nh÷ng ng−êi sö dông m¸y. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, xu thÕ lµ nhËp c¸c lo¹i m¸y kÐo cã c«ng suÊt lín h¬n vµ hiÖn ®¹i h¬n nh− T-130, MTZ80A (Liªn X«), KOMATSU, D53A, D53P, D85A (NhËt B¶n). C¸c lo¹i m¸y kÐo nµy b−íc ®Çu ®2 ph¸t huy hiÖu qu¶. Tuy nhiªn do gi¸ thµnh ®¾t nªn kh«ng cã kh¶ n¨ng ¸p dông réng r2i trong s¶n xuÊt. [11] Riªng vÒ hÖ thèng m¸y kÐo ®åi dèc, cã thÓ nãi hÇu nh− ch−a cã ë n−íc ta. PhÇn lín c¸c c«ng viÖc c¬ giíi hãa b»ng m¸y trªn ®Êt dèc hiÖn vÉn sö dông Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 24 c¸c lo¹i m¸y kÐo th«ng th−êng. §iÒu ®ã ®2 h¹n chÕ rÊt nhiÒu ®Õn c¸c chØ tiªu lµm viÖc cña m¸y kÐo còng nh− ®é an toµn cho ng−êi sö dông m¸y. §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy, nhiÒu c¬ quan khoa häc vµ nhiÒu nhµ khoa häc ®2 tËp trung nghiªn cøu c¶i tiÕn c¸c m¸y kÐo th«ng th−êng hoÆc c¸c m¸y kÐo n«ng nghiÖp th«ng dông cho ®ång b»ng nh»m môc ®Ých sö dông trªn ®Êt dèc. Nh÷ng lý do trªn còng lµ c¬ së h×nh thµnh ®Ò môc: “Nghiªn cøu c¶i tiÕn m¸y kÐo n«ng nghiÖp ®Ó lµm viÖc trªn ®Êt dèc l©m nghiÖp”, m2 sè KC.07−26−01 nh»m gãp phÇn gi¶i quyÕt nh÷ng khã kh¨n trong viÖc trang bÞ nguån ®éng lùc ®Ó thùc hiÖn c¬ giíi hãa s¶n xuÊt n«ng l©m nghiÖp trªn vïng ®Êt dèc. Trong ®Ò tµi nµy chóng t«i thùc hiÖn mét ph©n néi dung cña §Ò tµi KC07−26−01 vµ ®ã còng lµ lý do chän ®Ò tµi luËn v¨n lµ: “ Nghiªn cøu tÝnh chÊt ho¹t ®éng cña m¸y kÐo shibaura- 3000A khi l¾p thªm b¸nh phô lµm viÖc trªn dèc ngang” 2.3. NhËn xÐt chung - Trªn thÕ giíi ®2 chÕ t¹o ra nhiÒu lo¹i m¸y kÐo chuyªn dïng cho vïng ®åi nói víi tÝnh n¨ng kü thuËt ®¸p øng cao c¸c yªu cÇu c¬ giíi ho¸ s¶n xuÊt n«ng l©m nghiÖp trªn ®Êt dèc. Song do gi¸ thµnh cao nªn ch−a thÓ ¸p dông phæ biÕn ë n−íc ta. - T×nh tr¹ng ph¸t triÓn cña ngµnh chÕ t¹o m¸y kÐo ë n−íc ta rÊt chËm vµ trong nhiÒu n¨m tíi ch−a thÓ chÕ t¹o ®−îc c¸c m¸y kÐo lín, cã chÊt l−îng kü thuËt cao ®¸p øng ®−îc nhu cÇu c¬ giíi ho¸ s¶n xuÊt l©m nghiÖp - Ph−¬ng ¸n c¶i tiÕn c¸c m¸y kÐo n«ng nghiÖp th«ng th−êng ®Ó t¨ng kh¶ n¨ng trªn ®Êt n«ng l©m nghiÖp cã ®é dèc ®Õn 200 vÉn ®ang ®−îc sö dông ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi vµ cã thÓ ¸p dông cã hiÖu qu¶ trong ®iÒu kiÖn ë ViÖt nam. - §iÒu kiÖn ho¹t ®éng cña c¸c m¸y kÐo trªn vïng ®Êt dèc l©m nghiÖp rÊt Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 25 khã kh¨n nªn ®ßi hái c¸c m¸y kÐo ph¶i cã tÝnh æn ®Þnh vµ tÝnh an toµn cao, cã tÝnh n¨ng kÐo b¸m tèt, chuyÓn ®éng ªm dÞu vµ tÝnh c¬ ®éng cao. MÉu m¸y kÐo n«ng nghiÖp cÇn c¶i tiÕn tr−íc hÕt ph¶i cã ®é bÒn vµ ®é tin cËy cao, trªn c¬ së ®ã chØ c¶i tiÕn thªm mét sè bé phËn ®Ó më réng kh¶ n¨ng lµm viÖc trªn vïng ®Êt dèc. - §iÒu kiÖn kinh tÕ cña c¸c n«ng hé vïng trung du vµ miÒn nói cßn nhiÒu h¹n chÕ, quy m« c¸c tr¹ng th¸i n«ng l©m nghiÖp cßn nhá. Do ®ã trang bÞ lo¹i m¸y kÐo c«ng suÊt cì trung( kho¶ng 30-35 m2 lùc) lµ phï hîp. - VÒ nghiªn cøu c¸c tÝnh chÊt kÐo b¸m cña m¸y kÐo khi lµm viÖc trªn dèc ngang d2 cã mét sè c«ng tr×nh nghiªn cøu vµ ®−a ra mét sè ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n lý thuyÕt vµ nghiªn cøu thùc nghiÖm. Tuy nhiªn vÉn cßn nhiÒu vÊn ®Ò cÇn tiÕp tôc nghiªn cøu hoµn thiÖn. VÊn ®Ò nghiªn cøu lý thuyÕt tÝnh chÊt kÐo b¸m cña m¸y kÐo 2 cÇu chñ ®éng víi c¸c ph−¬ng ¸n liªn kÕt vi sai kh¸c nhau lµ mét vÊn ®Ò cÇn tiÕp tôc nghiªn cøu. Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 26 3. Kh¶o s¸t tÝnh chÊt kÐo b¸m cña m¸y kÐo b¸nh khi lµm viÖc trªn dèc ngang Trong phÇn nµy giíi thiÖu mét sè néi dung chÝnh vÒ tÝnh chÊt kÐo b¸m cña m¸y kÐo b¸nh khi lµm viÖc trªn dèc ngang: − Ph©n tÝch tÝnh chÊt b¸m cña b¸nh xe trªn dèc ngang − Ph©n tÝch c¸c chØ tiªu kÐo b¸m cña m¸y kÐo hai cÇu chñ ®éng khi lµm viÖc trªn dèc ngang. − Ph©n tÝch ¶nh h−ëng c¬ cÊu vi sai ®Õn tÝnh chÊt kÐo b¸m cña m¸y kÐo hai cÇu chñ ®éng khi lµm viÖc trªn dèc ngang. 3.1.Sù b¸m cña b¸nh xe chñ ®éng trªn dèc ngang [1], [24] Khi lµm viÖc trªn dèc ngang, c¸c b¸nh xe chñ ®éng sÏ chÞu t¸c ®éng ®ång thêi theo ph−¬ng däc trôc vµ ph−¬ng ngang. S¬ ®å lùc t¸c dông lªn b¸nh xe thÓ hiÖn trªn h×nh 3.1. Trong tr−êng hîp nµy träng l−îng cña c¸c b¸nh xe Gk sÏ ®ù¬c t¸ch lµm hai thµnh phÇn lµ Gksinβ vµ Gk cosβ. Do t¸c ®éng cña hai thµnh phÇn lùc nµy, sÏ xuÊt hiÖn c¸c thµnh phÇn ph¶n lùc t−¬ng øng Ykvµ Zk. Nh− vËy chØ cã thµnh phÇn Zk t¹o ra kh¶ n¨ng b¸m cña b¸nh xe. Cßn thµnh phÇn Gk sinβ sÏ g©y ra sù biÕn d¹ng ngang cña lèp vµ cña líp ®Êt tiÕp xóc víi b¸nh xe, do ®ã lµm gi¶m kh¶ n¨ng b¸m ®ång thêi lµm t¨ng lùc c¶n l¨n cña b¸nh xe. Tõ sù c©n b»ng lùc ta cã: Zk =Gkcosβ Yk= Gk sinβ Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 27 H×nh 3.1. S¬ ®å lùc t¸c dông lªn b¸nh xe chñ ®éng khi lµm viÖc trªn dèc ngang D−íi t¸c ®éng cña m« men chñ ®éng Mk sÏ xuÊt hiÖn ph¶n lùc tiÕp tuyÕn Fk , cã t¸c dông ®Èy b¸nh xe chuyÓn ®éng, hîp lùc cña c¸c thµnh phÇn lùc Fk vµ Yk lµ Rk kR = kF + kY hoÆc Rk = 22 kk YR + (3.1) Qua ®ã ta thÊy r»ng, theo ph−¬ng cña hîp lùc Rk sÏ xuÊt hiÖn trong ®Êt c¸c øng suÊt tiÕp tuyÕn cã gi¸ trÞ lín nhÊt so víi c¸c ph−¬ng kh¸c. Víi gãc dèc mÆt ®ång Yk sÏ t¨ng lªn, cßn khi lùc c¶n kÐo cña m¸y kÐo th× Fk sÏ t¨ng. Nh− vËy khi Fk hoÆc Yk t¨ng hoÆc c¶ hai cïng t¨ng th× Rk sÏ t¨ng lªn. MÆt kh¸c b¶n chÊt cña Rk lµ ph¶n lùc,tøc lµ do c¸c øng suÊt trong ®Êt vµ lùc ma s¸t gi÷a b¸nh xe vµ mÆt ®ång t¹o ra.V× vËy gi¸ trÞ lín nhÊt cã thÓ cña Rk max theo ®iÒu kiÖn b¸m sÏ phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn b¸m nghÜa lµ phô thuéc vµo kÕt cÊu cña b¸nh xe, ph¶n lùc ph¸p tuyÕn vµ c¸c tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt. Khi c¸c øng suÊt tiÕp tuyÕn trong ®Êt theo ph−¬ng Rk ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i τmax th× ®Êt sÏ bÞ c¾t hoµn toµn. Khi ®ã Rk ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i theo ®iÒu kiÖn b¸m: Rk max =Rϕ β GK ZKYK MK GK PK PfK MfK PfK PK YK RK Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 28 Trong ®ã : Rϕ lµ lùc b¸m chung cña b¸nh xe Tõ sù ph©n tÝch trªn ta cã thÓ rót ra ®iÒu kiÖn ®Ó b¸nh xe chñ ®éng cã thÓ chuyÓn ®éng ®−îc trªn dèc ngang lµ: Fk ≤ 2 k 2 YR −ϕ (3.2) Gi¸ trÞ Rϕ phô thuéc vµo kÕt cÊu cña b¸nh xe, ph¶n lùc ph¸p tuyÕn Zk vµ c¸c tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt. Thµnh phÇn ph¶n lùc Zk phô thuéc vµo gãc dèc mÆt ®ång. Do ®ã ë mçi ®é dèc sÏ lµ mét gi¸ trÞ Rϕ t−¬ng øng ngay c¶ khi c¸c ®iªï kiÖn b¸m kh¸c nh− nhau. Khi Yk= Rϕ th× toµn bé kh¶ n¨ng b¸m cña b¸nh xe sÏ ®−îc sö dông ®Ó chèng l¹i sù tr−ît ngang. Khi ®ã kh¶ n¨ng b¸m theo ph−¬ng chuyÓn ®éng sÏ mÊt hoµn toµn. Ph¶n lùc ph¸p tuyÕn Zk phô thuéc vµo gãc dèc β do ®ã Rϕ còng phô thuéc vµo gãc dèc β. C«ng thøc (3.2) ®2 thÓ hiÖn sù ¶nh h−ëng cña ®é dèc ®Õn kh¶ n¨ng b¸m cña b¸nh xe theo ph−¬ng chuyÓn ®éng. Song c¸c c«ng thøc nµy chØ thuËn tiÖn khi sö dông ®Ó so s¸nh kh¶ n¨ng b¸m cña cïng mét b¸nh xe khi l¨n ë ®é dèc kh¸c nhau. §Ó cã thÓ so s¸nh kh¶ n¨ng b¸m cña c¸c b¸nh xe kh¸c nhau ta sö dông hÖ sè b¸m theo ph−¬ng chyyÓn ®éng ϕx k k x Z F =ϕ (3.3) Tõ c¸c c«ng thøc trªn ta cã thÓ suy ra ®−îc: ϕx = β−ϕ 22 k 2 tg Z R (3.4) Tû sè max k C Z R = ϕ chÝnh lµ hÖ sè b¸m chung cña b¸nh xe. §¹i l−îng Cmax cßn ®−îc gäi lµ yÕu tè b¸m. C«ng thøc trªn cã thÓ viÕt l¹i lµ: ϕx = β2max2 tgC − (3.5) Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 29 XÐt sù c©n b»ng lùc theo ph−¬ng chuyÓn ®éng ta cã: Fk = FT + Ffk = f.Gk.cosβ Trong ®ã : Ffk- lùc c¶n l¨n cña b¸nh xe f- hÖ sè c¶n l¨n FT - lùc c¶n kÐo B»ng c¸ch biÕn ®æi ®¬n gi¶n ta cã thÓ viÕt l¹i ®iÒu kiÖn (3.3) nh− sau: tgβ< 2max2 fC − (3.6) §iÒu kiÖn (3.6) cho phÐp ta tiªn ®o¸n ë kho¶ng ®é dèc nµo b¸nh xe cã thÓ l¨n ®−îc, mµ kh«ng bÞ tr−ît khái ch©n dèc. Sù phô thuéc cña ϕx vµo gãc dèc β ®−îc m« t¶ trªn h×nh (3.2 )theo sè liÖu ®ã ®−îc biÓu diÔn c¶ sù ¶nh h−ëng cña ®é dèc ®Õn hÖ sè c¶n l¨n f Qua h×nh (3.2) ta thÊy sù ¶nh h−ëng cña ®é dèc ®Õn hÖ sè b¸m theo ph−¬ng chuyÓn ®éng ϕx lµ ®¸ng kÓ, b¸nh xe cã thÓ chuyÓn ®éng ®−îc nÕu β < βf. f 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 ϕx f ϕx β 0 5 10 20 25 30 35 βϕ βf H×nh 3.2. Sù phô thuéc cña hÖ sè b¸m ϕx vµo gãc dècβ [24] Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 30 Khi : βf ≤ β ≤ βϕ b¸nh xe kh«ng chuyÓn ®éng ®−îc do bÞ tr−ît quay hoµn toµn. Cßn khi β ≥ βϕ vµ ch−a ®Õn giíi h¹n bÞ lËt ®æ, th× nã bÞ tr−ît ngang xuèng ch©n dèc hoµn toµn. Ph¶n lùc ph¸p tuyÕn trªn c¸c b¸nh xe lµ mét yÕu tè ¶nh h−ëng lín ®Õn lùc c¶n l¨n, ®é tr−ît vµ do ®ã sÏ ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh n¨ng kÐo b¸m cña m¸y kÐo. C¸c b¸nh xe cña m¸y kÐo th−êng l¾p ®èi xøng qua mÆt ph¼ng ®èi xøng däc cña m¸y kÐo. Do ®ã ®Ó c¸c b¸nh xe cïng ph¸t huy kh¶ n¨ng b¸m nh− nhau ®ßi hái sù ph©n bè c¸c ph¶n lùc ph¸p tuyÕn trªn c¸c b¸nh bªn tr¸i vµ bªn ph¶i nh− nhau. MÆt kh¸c khi ph¶n lùc ph¸p tuyÕn trªn c¸c b¸nh bªn ph¶i vµ trªn c¸c b¸nh bªn tr¸i nh− nhau sÏ t¹o ra c¸c lùc c¶n l¨n nh− nhau ®èi xøng qua trôc däc, c¶i thiÖn ®−îc ®iÒu kiÖn l¸i v× khi ®ã c¸c lùc c¶n l¨n kh«ng t¹o ra m« men tù lµm quay vßng m¸y kÐo. V× vËy khi thiÕt kÕ m¸y kÐo ng−êi ta cè t×nh ®Æt vÞ trÝ träng t©m trªn mÆt ph¼ng ®èi xøng däc, cßn to¹ ®é träng t©m theo chiÒu däc sÏ ®−îc bè trÝ theo yªu cÇu ph©n bè träng l−îng b¸m trªn c¸c cÇu cho hîp lý. Khi m¸y kÐo chuyÓn ®éng ngang qua s−ên dèc, ph−¬ng cña träng lùc G sÏ kh«ng vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng ch©n ®Õ vµ cã thÓ ph©n ra thµnh hai phÇn G.cosβ vµ G.sinβ. Do ®ã c¸c ph¶n lùc trªn c¸c b¸nh phÝa d−íi sÏ lín h¬n so víi c¸c b¸nh phÝa trªn. S¬ ®å lùc t¸c ®éng lªn m¸y kÐo khi chuyÓn ®éng ®Òu trªn dèc ngang ®−îc tr×nh bÇy trªn h×nh (3.3). ë ®©y t¹m thêi bá qua sù ¶nh h−ëng cña c¸c biÕn d¹ng ngang cña lèp vµ cña ®Êt ®Õn sù ph©n bè c¸c ph¶n lùc ph¸p tuyÕn trªn c¸c b¸nh xe . C¸c lùc vµ m« men t¸c dông lªn m¸y kÐo gåm cã: -Träng l−îng cña m¸y G - Lùc c¶n kÐo FT - Lùc c¶n l¨n cña c¸c b¸nh Fki (i= 1…4) - Ph¶n lùc tiÕp tuyÕn trªn c¸c b¸nh Fki (i= 1…4) -M« men c¶n l¨n cña c¸c b¸nh Mfi (i= 1…4) -Ph¶n lùc ph¸p tuyÕn Zi (i= 1…4) Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 31 H×nh 3.3. S¬ ®å lùc t¸c dông lªn m¸y kÐo -Ph¶n lùc ngang trªn c¸c b¸nh Yi (i= 1…4) C¸c kÝ hiÖu Y’, Z’ chØ c¸c thµnh phÇn lùc tæng hîp t¸c ®éng lªn c¸c b¸nh phÝa d−íi, cßn Y”, Z” t¸c ®éng lªn c¸c b¸nh phÝa trªn. Còng t−¬ng tù nh− vËy c¸c kÝ hiÖu z vµ n chØ c¸c thµnh phÇn tæng hîp t¸c ®éng lªn cÇu sau vµ lªn cÇu tr−íc. §Ó x¸c ®Þnh c¸c ph¶n lùc ph¸p tuyÕn trªn tõng b¸nh xe tr−íc hÕt ta gi¶ thiÕt r»ng sù ¶nh h−ëng cña c¸c m« men c¶n l¨n lµ kh«ng ®¸ng kÓ, vÞ trÝ träng t©m n»m trªn mÆt ph¼ng däc cña m¸y kÐo, ph−¬ng cña lùc kÐo song song víi G h h a L PK Pn Pfn PfK Z Zn PT Mf Mfn T Y1 Y Y3 Y4 PK1 PK2 PK4 PK3 Gsin Pf1 Pf2 Pf4 Pf3 PT T B B1 Z’ B G Gsinβ Gcosβ ‘Y Y’’ Z’ β B/2 T Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 32 mÆt ®−êng vµ xÐt tr−êng hîp bÒ réng c¬ së cña cÇu tr−íc vµ cÇu sau lµ nh− nhau: Bz= Bn = 0,5B, m¸y kÐo cÇu sau chñ ®éng vµ c¸c b¸nh cã kÝch th−íc nh− nhau. Tõ ®iÒu kiÖn c©n b»ng lùc vµ c©n b»ng m« men ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc c¸c ph¶n lùc ph¸p tuyÕn ph©n bè trªn cÇu tr−íc Zn vµ trªn cÇu sau Zz sau ®ã ta l¹i xÐt sù c©n b»ng m« men trªn tõng b¸nh xe ta sÏ rót ra ®−îc c¸c c«ng thøc x¸c ®Þnh ph¶n lùc ph¸p tuyÕn cho tõng b¸nh xe : )(       β+−β−= tg B h 2 1 . L h.FcosaLZ tt1 (3.7) )(       β−−β−= tg B h 2 1 . L h.FcosaLZ tt2 (3.8)       β++β= tg B h 2 1 L hFcos.aZ T.T3 (3.9)       β−+β= tg B h 2 1 L hFcos.aZ T.T4 (3.10) Trong®ã : G –träng l−îng cña m¸y kÐo L –chiÒu dµi c¬ së B – bÒ réng c¬ së A – to¹ ®é däc cña vÞ trÝ träng t©m so víi cÇu tr−íc h – chiÒu cao träng t©m Ft- − lùc c¶n kÐo ht – chiÒu cao mãc kÐo C¸c ph¶n lùc ngang trªn tõng b¸nh cã thÓ ®−îc x¸c ®inh theo c«ng thøc Yi=Zi.tgβ , i=1…4 (3.11) Trong ®ã : Zi lµ ph¶n lùc ph¸p tuyÕn trªn b¸nh xe thø i Tõ c¸c c«ng thøc (3.7) ®Õn (3.11) ta thÊy r»ng c¸c ph¶n lùc ph¸p tuyÕn vµ c¸c lùc ngang trªn c¸c b¸nh xe lµ kh«ng nh− nhau, cô thÓ lµ ph¶n l−c trªn c¸c b¸nh xe phÝa d−íi lín h¬n so víi c¸c b¸nh xe phÝa trªn. §iÒu ®ã dÉn ®Õn sù kh¸c nhau vÒ ®é lín cña c¸c lùc c¶n l¨n vµ kh¶ n¨ng b¸m cña c¸c b¸nh xe. Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 33 Trong tr−êng hîp to¹ ®é träng t©m lÖch khái mÆt ph¼ng ®èi xøng däc cña m¸y kÐo th× sù ¶nh h−ëng cña tèc ®é ®Õn sù ph©n bè c¸c ph¶n lùc trªn c¸c b¸nh xe cµng lín h¬n, møc ®é ¶nh h−ëng sÏ phô thuéc vµo ®é lÖch cña träng t©m .§èi víi c¸c m¸y kÐo cã vÞ trÝ träng t©m lÖch khái mÆt ph¼ng ®èi xøng däc nh− h×nh 3.4, c¸c ph¶n lùc ph¸p tuyÕn trªn c¸c b¸nh xe sÏ ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc sau: Z1= )(       ±β + −β− B ehtg 2 1 L hFcosaL TT (3.12) Z2= )(       ±β − −β− B ehtg 2 1 L hFcosaL TT (3.13) Z3 =       ±β + +β B ehtg 2 1 L hFcosa TT (3.14) Z3 =       ±β − +β B ehtg 2 1 L hFcosa TT (3.15) Trong ®ã : e lµ ®é lÖch träng t©m so víi mÆt ph¼ng ®èi xøng däc cña m¸y kÐo, dÊu céng (+) tr−íc e tÝnh cho tr−êng hîp träng t©m lÖch vÒ phÝa c¸c b¸nh xe ë phÝa d−íi, cßn dÊu trõ (−) tr−íc e ®−îc tÝnh cho tr−êng hîp träng t©m lÖch vÒ phÝa trªn . Qua ®ã ta thÊy r»ng khi m¸y kÐo chuyÓn ®éng theo hai chiÒu kh¸c nhau th× sù ph©n bè c¸c ph¶n lùc ph¸p tuyÕn còng kh¸c nhau. NÕu theo chiÒu nµy cã lîi th× theo chiÒu ng−îc l¹i sÏ kh«ng cã lîi, v× vËy ®èi víi m¸y kÐo lµm viÖc trªn ®åi dèc cµng nªn cè g¾ng bè trÝ cho tréng t©m n»m trªn mÆt ph¼ng ®èi xøng vµ h¹ thÊp träng t©m xuèng ®Õn møc cã thÓ Do phÇn trªn ta gi¶ thiÕt bá qua sù biÕn d¹ng ngang cña lèp, nÕu tÝnh ®Õn sù ¶nh h−ëng nµy ®é chªnh lÖch gi÷a c¸c lùc ph¸p tuyÕn trªn c¸c b¸nh xe cßn lín h¬n do c¸c lèp bÞ uèn ngang ph−¬ng cña c¸c ph¶n lùc ph¸p tuyÕn Zi sÏ kh«ng ®i qua mÆt ph¼ng ®èi xøng däc cña b¸nh xe, mµ lïi lªn phÝa trªn mét ®o¹n e’nµo ®ã. Tr−êng hîp nµy cã thÓ xem nh− träng t©m cña m¸y lïi xuèng Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 34 phÝa c¸c b¸nh xe ë phÝa d−íi mét ®o¹n e’, khi ®ã cã thÓ dïng c¸c c«ng thøc (3.12) ®Õn (3.15) ®Ó x¸c ®Þnh ph¶n lùc ph¸p tuyÕn cho c¸c b¸nh nh−ng chØ lÊy theo dÊu (+) tr−íc ®é lÖch t©m e trong c«ng thøc ®ã. 3.2. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é tr−ît cña m¸y kÐo khi chuyÓn ®éng trªn dèc ngang [24] Khi nghiªn cøu c¸c chØ tiªu kÐo cña m¸y kÐo lµm viÖc trªn ®åi dèc ®ßi hái ph¶i x©y dùng ®−îc nhiÒu ®−êng cong tr−ît cho c¸c gãc dèc kh¸c nhau δ- FT b»ng con ®−êng thùc nghiÖm khã cã thÓ thùc hiÖn ®−îc c¸c yªu cÇu ®ã, v× vËy ta sö dông ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n ®2 ®−îc c«ng bè trong c¸c c«ng tr×nh [18] . §ã lµ mét trong nh÷ng thµnh tùu míi trong lý thuyÕt m¸y kÐo ®2 ®¹t ®−îc trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y. Néi dung nh− sau: Tõ kÕt qu¶ thùc nghiÖm ®2 kh¸m ph¸ ra ®−êng ®Æc tÝnh chung cña ®é H×nh 3.4. Sù ¶nh h−ëng ®é lÖch träng t©m vµ biÕn d¹ng ngang ®Õn ph¶n lùc ph¸p tuyÕn e Gsinβ Gcosβ G Y’ Z’’ Y’’ Z’ B/2 B/2 β Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 35 tr−ît δ- C, trong ®ã C lµ yÕu tè b¸m ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (3.1): C = K K Z R Trong ®ã: Rk lµ tæng c¸c ph¶n lùc tiÕp tuyÕn t¸c ®éng lªn c¸c b¸nh xe chñ ®éng ; ZK lµ tæng c¸c ph¶n lùc ph¸p tuyÕn t¸c ®éng lªn c¸c b¸nh xe chñ ®éng. Trong khi mèi quan hÖ gi÷a δ- C ®é trù¬t vµ lùc kÐo δ- FT cho c¸c ®é dèc kh¸c nhau lµ kh¸c nhau th× mèi quan hÖ δ- C chØ duy nhÊt cã mét ®−êng chung cho mét ®é dèc. V× vËy c¸c t¸c gi¶ cña c¸c c«ng tr×nh ®Ò suÊt ®−êng cong δ- C lµ ®−êng ®Æc tÝnh chung cña ®é tr−ît, víi tÝnh chÊt nµy tõ ®−êng cong δ- C ta cã thÓ suy ng−îc l¹i c¸c ®−êng cong δ- FT cho ®é dèc bÊt kú tõ sù ph©n tÝch ®éng lùc häc cña m¸y kÐo ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc yÕu tè lùc b¸m C cho lo¹i m¸y kÐo (4x2) ( ) β+ +β β+ = β 222 TT T tgL. hFcos.G.a cos.GfF C (3.16) Trong ®ã G − träng l−îng sö dông cña m¸y kÐo FT − lùc kÐo ë mãc β − gãc dèc cña mÆt ®ång fβ − hÖ sè c¶n l¨n cña m¸y kÐo øng víi gãc dèc β a − to¹ ®é däc cña m¸y so víi cÇu tr−íc L − chiÒu dµi c¬ së hT − kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm ®Æt cña lùc kÐo ®Õn mÆt ®−êng Tõ c¸c c«ng thøc trªn ta cã thÓ suy ra r»ng, víi mét tõng lo¹i m¸y kÐo vµ ë mæi lo¹i ®Êt sÏ cã mét ®−êng cong tr−ît δ- C. Tr×nh tù x©y dùng ®−êng cong tr−ît δ- FT cho ®é dèc bÊt kú ®−îc tiÕn hµnh nh− sau. Cho gi¸ trÞ tuú ý bÊt kú cña lùc kÐo FTi sö dông c«ng thøc (2.16 )®Ó tÝnh Ci sau ®ã tõ ®−êng cong δ- C ta x¸c ®Þnh ®é tr−ît iδ t−¬ng øng víi Ci sau ®ã tõ Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 36 ®−êng cong δ- C ta x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ®é tr−ît iδ t−¬ng øng víi Ci tøc lµ t−¬ng øng víi Fti tiÕp tôc cho c¸c gi¸ trÞ Ft kh¸c nhau vµ x¸c ®Þnh ®é tr−ît t−¬ng øng ta sÏ x©y dùng ®−îc ®−êng cong tr−ît δ- FT cho ®é dèc ®2 x¸c ®Þnh . Nh− vËy nÕu cã ®−êng cong δ- C ta cã thÓ x©y dùng ®−îc c¸c ®−êng cong δ- FT cho c¸c ®é dèc kh¸c nhau. §−êng cong δ- C ®−îc x©y dùng theo c¸c sè liÖu thùc nghiÖm, nh÷ng chØ tiªu cÇn kh¶o nghiÖm cho mét ®é dèc do vËy vÉn ph¶i cÇn kh¶o nghiÖm m¸y kÐo nh−ng so víi ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm th× ph−¬ng ph¸p nµy cã rÊt nhiÒu thuËn tiÖn vµ hiÖu qu¶ h¬n, v× chØ cÇn kh¶o nghiÖm cho mét ®é dèc ta cã thÓ nghiªn cøu b»ng lý thuyÕt cho c¸c ®é dèc kh¸c nhau tuú ý. ¦u ®iÓm nµy cã ý nghÜa cµng lín khi nghiªn cøu c¸c tÝnh n¨ng kÐo cña c¸c lo¹i m¸y kÐo míi ®ang thiÕt kÕ. 3.3. Ph−¬ng ph¸p x©y dùng ®−êng ®Æc tÝnh kÐo lý thuyÕt cho c¸c m¸y kÐo lµm viÖc trªn dèc ngang [24] C¬ së lý thuyÕt tÝnh to¸n c¸c chØ tiªu kÐo cña m¸y kÐo khi lµm viÖc trªn dèc ngang lµ dùa trªn mèi quan hÖ hµm sè gi÷a c¸c chØ tiªu kÐo víi lùc kÐo vµ cã tÝnh ®Õn sù ¶nh h−ëng cña ®é dèc. Cô thÓ lµ quan hÖ gi÷a c«ng suÊt kÐo, tèc ®é chuyÓn ®éng, ®é tr−ît, chi phÝ nhiªn liÖu giê vµ chi phÝ nhiªn liÖu riªng 0 δi δ = 100% FTi δ δ δi δ = 100% β3 β2 β1 FTmax FTi CTi Cmax C 0 H×nh 3.5. S¬ ®å x©y dùng ®−êng cong tr−ît Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 37 víi lùc kÐo khi m¸y kÐo lµm viÖc trªn c¸c ®é dèc kh¸c nhau. C¸c quan hÖ ®ã cã thÓ tr×nh bµy mét c¸ch tãm t¾t theo c¸c néi dung sau ®©y. − Quan hÖ gi÷a lùc kÐo FT vµ m« men quay cña ®éng c¬ Tõ ®iÒu kiÖn c©n b»ng lùc kÐo ta cã: FT = f k k F r M − (3.17) Trong ®ã: Mk lµ m« men chñ déng cña m¸y kÐo, cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Mk = Me.i.ηm (3.18) Me – M« men quay cña ®éng c¬ i – Tû sè truyÒn trong hÖ thèng truyÒn lùc ηm – HiÖu suÊt c¬ häc trong hÖ thèng truyÒn lùc rk – B¸n kÝnh ®éng lùc häc cña b¸nh xe chñ ®éng Ff – Lùc c¶n l¨n, cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc Ff = fβGcosβ (3.19) β - Gãc dèc cña mÆt ®ång fβ − hÖ sè c¶n l¨n cña m¸y kÐo øng víi gãc dèc β Qua (2.18) vµ (2.19) ta thÊy: ë ®iÒu kiÖn ®Êt ®ai x¸c ®Þnh, víi mét m¸y kÐo cô thÓ, lùc kÐo FT phô thuéc vµo m« men quay cña ®éng c¬ Me vµ gãc dèc β: FT = f.(Me,β) Nh− vËy ta cã thÓ sö dông c¸c c«ng thøc trªn ®Ó x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ lùc kÐo theo m« men quay cña ®éng c¬ vµ theo gãc dèc cña mÆt ®ång. Gi¸ trÞ cùc ®¹i cña lùc kÐo sÏ nhËn ®−îc khi m« men cña ®éng c¬ ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i, nÕu lóc ®ã ®iÒu kiÖn b¸m cña c¸c b¸nh xe vÉn cßn ®−îc b¶o ®¶m. Trong tr−êng hîp kh«ng ®ñ b¸m, gi¸ trÞ cùc ®¹i cña lùc kÐo sÏ ®−îc x¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn b¸m . − Quan hÖ gi÷a ®é tr−ît víi lùc kÐo vµ gãc dèc β Mèi quan hÖ nµy ®2 ®−îc nghiªn cøu t−¬ng ®èi ®Çy ®ñ trong nhiÒu Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 38 c«ng tr×nh khoa häc. Theo [18] ®é tr−ît cña m¸y kÐo cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc thùc nghiÖm sau δ = A. ln. CC B m − (3.20) Trong ®ã : A ,B ,Cm lµ c¸c hÖ sè thùc nghiÖm phôc thuéc vµo lo¹i ®Êt vµ m¸y kÐo. C- yÕu tè lùc b¸m cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (3.16) Tõ c¸c c«ng thøc (3.17) ®Õn (3.20) ta cã thÓ x©y dùng ®−îc mèi quan hÖ gi÷a ®é tr−ît δ vµ lùc kÐo FT cho c¸c dèc kh¸c nhau. − C¸c ®−êng ®Æc tÝnh tù ®iÒu chØnh cña ®éng c¬ [2], [16], [25] Trong c¸c tµi liÖu vÒ m¸y kÐo th−êng cã kÌm theo c¸c ®−êng ®Æc tÝnh tù ®iÒu chØnh cña ®éng c¬. Trªn c¬ së c¸c ®−êng ®Æc tÝnh nµy ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc mèi quan hÖ gi÷a m« men quay Me víi sè vßng quay n. Chi phÝ nhiªn liÖu giê Gevµ c«ng suÊt Ne . H×nh 3.6. §−êng ®Æc tÝnh tù ®iÒu chØnh cña ®éng c¬ Qua ®å thÞ ta thÊy r»ng, ë chÕ ®é tèc ®é nn c«ng suÊt ®éng c¬ ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i Ne maxvµ chi phÝ nhiªn liÖu ®¹t gi¸ trÞ cùc tiÓu ge min, khi ®ã ®éng c¬ lµm viÖc cã hiªu qu¶ nhÊt vµ ®−îc gäi lµ chÕ ®é lµm viÖc danh nghÜa hoÆc chÕ Ne Me Ge ge Me Ne ge Ge Nn = Ne max nM nn nck n Ge0 Mn Me max Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 39 ®é lµm viÖc ®Þnh møc: C«ng suÊt ®Þnh møc Nn = Ne max , m« men quay ®Þnh møc Mn vµ sè vßng quay ®Þnh møc nn. Kho¶ng biÕn thiªn tèc ®é tõ sè vßng quay ®Þnh møc nn ®Õn sè vßng quay ch¹y kh«ng nck phô thuéc vµo ®é kh«ng ®ång ®Òu cña bé ®iÒu tèc. PhÇn ®å thÞ t−¬ng øng kho¶ng tèc ®é n n - nck ®−îc gäi lµ nh¸nh tù ®iÒu chØnh (c¸c d¹ng ®å thÞ cã d¹ng ®−êng th¼ng), cßn t−¬ng øng víi vïng tèc ®é nhá h¬n nn lµ nh¸nh kh«ng cã ®iÒu tèc hoÆc nh¸nh qu¸ t¶i (c¸c ®å thÞ cã d¹ng ®−êng cong ) ë nh¸nh qu¸ t¶i c«ng suÊt cña ®éng c¬ gi¶m cßn chi phÝ nhiªn lÞÖu riªng t¨ng, tøc lµ ®éng c¬ lµm viÖc kÐm hiÖu qu¶. Do vËy kh«ng nªn sö dông ®éng c¬ ë nh¸nh qu¸ t¶i trong thêi gian dµi, chØ ®−îc phÐp sö dông ®Ó kh¾c phôc c¸c hiÖn t−îng qu¸ t¶i tøc thêi ë nh¸nh t¶i m« men quay vÉn tiÕp tôc t¨ng nh−ng chËm vµ sau khi ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i Mcmax nÕu t¶i träng tiÕp tôc t¨ng lªn m« men sÏ tiÕp tôc gi¶m xuèng råi ngõng quay, do vËy ®éng c¬ chØ ho¹t ®éng ®−îc víi t¶i träng Mc nm®Ó tiÖn tÝnh to¸n ta biÓu diÔn c¸c mèi quan hÖ n, Ge, Ne, Me d−íi d¹ng c«ng thøc ( )( )   ≤≤ ≤    = maxeen ne e2 e1 MMM MM Khi Mf Mf N )21.3( ( )( )   ≤≤ ≤    = maxeen ne e4 e3 T MMM MM Khi Mf Mf G )22.3( ( ) ( )   ≤≤ ≤    = maxeen ne e6 e5 e MMM MM Khi Mf Mf N )23.3( − Quan hÖ gi÷a vËn tèc thùc tÕ víi lùc kÐo vµ gãc dèc Ta cã: V= VT.(1-δ) ( 3.24) Trong ®ã : VT – vËn tèc lý thuyÕt tÝnh theo c«ng thøc i r.nVT = (3.25) n - Sè vßng quay cña ®éng c¬; Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 40 r – B¸n kÝnh l¨n lý thuyÕt cña b¸nh xe; i – Tû sè truyÒn cña hÖ thèng truyÒn lùc; Thay gi¸ trÞ ®é tr−ît theo c«ng thøc (3.20) vµ Me theo c«ng thøc (3.18) ta ®−îc quan hÖ hµm sè gi÷a vËn tèc thùc tÕ víi lùc kÐo vµ gãc dèc β. Hµm sè V= V(FT, β) ta xÐt trªn hai kho¶ng cña biÕn sè FT : 0 ≤ FT ≤ FT®m FT®m ≤ FT ≤ FTmax Trong ®ã: FT®m , FTmax lµ c¸c gi¸ trÞ lùc kÐo øng víi m« men quay ®Þnh møc vµ cùc ®¹i. − C«ng suÊt kÐo: Thay V b»ng c«ng thøc (3.24) ta cã quan hÖ hµm sè gi÷a c«ng suÊt kÐo víi lùc kÐo FT vµ gãc dèc β. NT = FT. V (3.26) − Chi phÝ nhiªn liÖu riªng gT Sö dông c¸c c«ng thøc (3.22) vµ (3.26) ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc gT T T T N Gg = (3.27) − HiÖu suÊt kÐo ηT Sö dông c¸c c«ng thøc (3.23) vµ (3.26) ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc hiÖu suÊt kÐo: e T T N N =η (3.28) Tr×nh tù tÝnh to¸n: - Cho gi¸ trÞ gãc dèc β (1) - Cho tØ sè truyÒn iT (2) - TÝnh hÖ sè c¶n l¨n f β = aβ + bβ + c (3) - TÝnh lùc c¶n l¨n Ff = f β Gcosβ (4) - Cho gi¸ trÞ lùc kÐo FTi = FT ( )1−i +∆F (5) Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 41 - TÝnh m« men quay ®éng c¬: Me = mT KFT i r)FF( η + (6) NÕu Me ≥Mmax th× quay vÒ b−íc 2 - NÕu Me ≤ Mmax tÝnh tèc ®é quay ®éng c¬ : (7) ne = a1Me + b1 khi Me ≤ MeH ne =a2 Me 2 + b2Me + c2 khi MeH < Me ≤ Memax - TÝnh yÕu tè b¸m: C = β+      +β β+ β .tgL. h.Fcos.G.a cos.GfF 22 2 TT T (8) − NÕu C ≥ Cmax quay vÒ b−íc 2 TÝnh ®é tr−ît: δ = A .ln CC B m − (9) - TÝnh vËn tèc thùc tÕ: V = 0,377. ( )δ−1 i n.r T ek (10) − TÝnh c«ng suÊt kÐo: NT = FT..V (11) - TÝnh chi phÝ nhiªn liÖu giê cña ®éng c¬: Ge =kl.Me +pl khi M e≤ MeH (12) Ge = k2.Me 2 + p2.Me+ d2 khi MeH < Me ≤ Memax - TÝnh chi phÝ nhiªn liÖu riªng cña m¸y: gT = T T N G (13) - HiÖu suÊt kÐo ηT = . nM N.30 e T pi (14) TiÕp tôc thay ®æi lùc kÐo ë b−íc 3 sÏ x©y dùng ®−îc c¸c ®−êng cong V, NT ,GT ,gT , ηT vµ ®é tr−ît δ cho sè truyÒn ®2 cho. C¸c sè truyÒn kh¸c còng tÝnh t−¬ng tù. Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 42 3.4. Mét sè kÕt qu¶ kh¶o s¸t 3.4.1. §Æc tÝnh kü thuËt cña m¸y kÐo SHIBAURA−3000A M¸y kÐo Shibaura−3000A lµ lo¹i m¸y kÐo 2 cÇu chñ ®éng do NhËt b¶n s¶n xuÊt vµ ®2 ®−îc nhËp vµo ViÖt Nam mét sè l−îng t−¬ng ®èi lín, tËp trung nhiÒu ë khu vùc ®ång b»ng S«ng hång. C«ng dông theo thiÕt kÕ, lo¹i m¸y nµy chñ yÕu phï hîp víi ®iÒu kiÖn ®ång b»ng vµ cã thÓ ph¸t huy ®−îc hiÖu qu¶ sö dông ë vïng ®Êt dèc víi gãc dèc <120. C¸c th«ng sè kü thuËt chÝnh cña m¸y kÐo Shibaura−3000 A ®−îc tr×nh bµy ë phÇn phô lôc. Trªn h×nh 3.7 lµ ®−êng ®Æc tÝnh tù ®iÒu chØnh cña ®éng c¬ m¸y kÐo Shibaura−3000A. H×nh 3.7. §−êng ®Æc tÝnh tù ®iÒu chØnh cña ®éng c¬ SD−3000A Trªn c¬ së sö dông sè liÖu kü thuËt cña m¸y kÐo SHIBAURA−3000A, chóng t«i ®2 x©y dùng thuËt gi¶i vµ ch−¬ng tr×nh viÕt b»ng ng«n ng÷ lËp tr×nh Pascal 7.0 ®Ó tÝnh to¸n vµ kh¶o s¸t c¸c chØ tiªu kÐo cña m¸y kÐo Shibaurra −3000A [20], [21] Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp Hµ Néi – LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc kü thuËt -------------------------------- 43 3.4.2. Mét sè ph−¬ng ¸n kh¶o s¸t 3.4.2.1. Sù ph©n bè tû sè truyÒn trong hÖ thèng truyÒn lùc Sù ph©n bè tØ sè truyÒn trong hÖ thèng truyÒn lùc cã liªn quan ®Õn sù ph©n bè kho¶ng lùc kÐo cña tõng sè truyÒn vµ cña c¶ m¸y kÐo. Trªn h×nh 3.8 lµ ®−êng ®Æc tÝnh kÐo cña m¸y kÐo SHIBAURA−3000A khi lµm viÖc trªn ®ång b»ng (β=0), kh«ng l¾p b¸nh phô. Hép sè cña m¸y kÐo SHIBAURA−3000A cã 4 tÇng, mçi tÇng cã 3 sè tiÕn vµ 1 sè lïi. Trªn ®å thÞ sè truyÒn ®−îc ký hiÖu lµ 1, 2, 3 cßn c¸c tÇng ®−îc ký hiÖu b»ng c¸c chö nhá h¬n vµ lµ lµ chØ sè cña c¸c sè lín h¬n, vÝ dô sè 3 tÇng 2 ®−îc ký hiÖu lµ._.